3.3 硫循环和氮循环 第1课时（同步讲义）化学沪科版2020必修第一册

第3章 硫、氮及其循环 3.3 硫循环和氮循环 第1课时 自然界中的硫循环和氮循环 教学目标 1.了解自然界中硫、氮循环的主要环节及物质转化路径； 2.结合已有知识分析循环中关键反应（如含硫 / 氮化合物的氧化还原），理解循环对生态环境的意义； 3.认识人类活动对循环的影响，树立协调人地关系的意识，提升综合分析问题的能力。 重点和难点 重点：硫循环和氮循环的核心环节及物质转化； 难点：关联元素化合物知识分析循环中的化学反应，理解人类活动对循环的干扰机制。 ◆知识点一 含硫物质的转化 1.转化原理 ①硫元素常见价态： 常见化合价 含硫物质 H2S、HgS、FeS S SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3 SO3、H2SO4、Na2SO4 ②原理：a.通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化； b.低价态的硫向高价态转化时需加入 剂，高价态的硫向低价态转化时需加入 剂。 2.不同价态硫元素的转化 ①硫元素常见的化合价有 ，可以通过 反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 ②利用氧化剂，可将硫元素从 价态转化为 价态；利用还原剂，可将硫元素从 价态转化为 价态。 ③常见转化关系 序号 转化目标 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 ① －2→0 H2S O2(不足) SO2 ② 0→－2 S H2 Fe或Cu ③ －2→＋4 H2S O2(足量) ④ 0→＋4 S O2 ⑤ ＋4→0 SO2 H2S ⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 Cl2 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu 有关化学方程式：①2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S== ； ②H2＋SH2S，Fe＋S 或2Cu＋S ； ③2H2S＋3O22SO2＋2H2O； ④S＋O2SO2； ⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O； ⑥2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O== ； ⑦ 。 3.同种价态含硫物质间的转化 上图物质间的转化可以通过不同的反应来实现，可以是元素化合价变化的氧化还原反应(对应图中横向箭头表示的转化)，也可以是元素化合价 的非氧化还原反应(对应图中纵向箭头表示的转化)。 4.含硫物质的连续氧化 H2S SO2SO3 H2SO4、SSO2 SO3 H2SO4 特别提醒 硫单质及其化合物之间的转化规律 ①邻位价态原则：当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如 ②相邻价态规律：相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 ③归中规律：硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2==3S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O或2S2－＋ SO＋6H＋===3S↓＋3H2O。 即学即练 1．下列关于硫的说法正确的是 A．单质硫既有氧化性又有还原性 B．硫难溶于 C．硫与铜反应生成CuS D．硫元素在自然界中只有游离态 2．学习硫及其化合物，可运用物质类别和元素价态二维视角模型对硫及其化合物的性质进行推测验证。以下说法中正确的是 A．a不能与b反应生成硫 B．b有漂白性，因而使氯水褪色 C．e的浓溶液具有吸水性、脱水性和强氧化性 D．c能与水剧烈反应生成d 3．“价类”二维图是梳理元素及其化合物知识的重要方法。如图为部分含氮、硫元素的“价-类”二维图。下列说法错误的是 A．一定条件下木炭可以和e的浓溶液反应 B．c、g和h与酸雨的形成有关 C．将c和h同时通入到溶液中，会产生白色沉淀 D．g和CO均属于汽车尾气，但可以通过催化转化器生成无毒气体 ◆知识点二 自然界中的硫循环 1.SO2的来源：含硫 燃烧、含硫 冶炼、硫酸生产等。 2.自然界中的硫循环：地壳的岩石里、生物体内以及大气与水中都含有硫元素。随着地壳运动、生命活动以及大气与水的流动，这些含硫物质不断地发生 ，形成了硫在自然界中的循环。如下图所示： 3.含硫矿石中的硫循环：地壳中的硫黄矿、 矿和 等都含有硫元素，这些矿物通过风化分解、燃烧、火山爆发等方式释放出 等气体，这些气体有些进入大气，有些转化为亚硫酸盐、 溶入河流或海洋，还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。 4.“价—类”二维图：自然界中含硫物质非常丰富，主要以H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等形式存在。在硫循环中各种含硫的物质会呈现—2、+4、+6 等不同的价态，这些物质通过氧化还原反应等转化过程构成了复杂的全球循环。如下图： 特别提醒 1.含＋6价硫的化合物不一定都有强氧化性，如浓硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均不表现氧化性。 2.陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 即学即练 4．自然界与人类活动对硫的循环均能产生影响。下列说法错误的是_______。 A．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在 B．火山口温度过高，附近的单质硫会被O2直接氧化为SO3 C．大气中的SO2会形成酸雨，最终以H2SO4的形式进入地面或海洋 D．酸雨会腐蚀建筑物、导致树木枯萎等 5．北京时间2024年3月18日，冰岛境内发生了“21世纪至今最剧烈的火山喷发”，对该国造成了严重的破坏。火山喷发是硫元素在自然界中转化的重要途径，部分过程如图所示。下列说法错误的是 A．SO2、SO3均是酸性氧化物 B．火山喷发易诱发酸雨 C．硫的转化过程涉及的反应均为氧化还原反应 D．火山口可能发生的反应有2H2S+SO2=3S+2H2O 6．与在催化剂条件下反应的物质转化关系如图，b呈红棕色，已知：。下列对该过程的分析错误的是 A．NO既体现了还原性，又体现了氧化性 B．a是c是 C．NO是催化剂 D．b是中间产物，含和 ◆知识点三 自然界中的氮循环 1．含氮物质之间的转化 （1）主线：空气中的氮气与氧气在放电条件下反应，使游离态的氮转化为化合态的氮： （2） 规律： ①歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中 。如：3NO2＋H2O=== 、 2NO2＋2NaOH=== ②归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中 。如6NO＋4NH35N2＋6H2O、 NO2＋NO＋2NaOH=== 2．自然界中氮循环 （1）循环过程： （2）主要转化关系： ① ② ③ （3）“价—类”二维图 特别提醒 氮氧化物对环境的污染、人体的危害包括： ①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 即学即练7．部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．a→b属于氮的固定 B．c溶于水可得b和d C．将铜丝插入d的稀溶液可产生c D．自然界可存在a→b→c→d→e的转化 8．“价—类”二维图是学习元素及其化合物的工具，a~g分别表示不同价态的氮元素所对应的物质，其关系如图所示，下列说法正确的是 A．c和d均为酸性氧化物 B．g受热分解得到a属于氮的固定。 C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a，产生白烟 D．浓的e溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处 9．“价—类”二维图是学习元素化合物的工具。分别表示不同价态的氮元素所对应的物质，其关系如图所示。下列说法正确的是 A．属于氮的固定 B．a在氧气中燃烧可得到c C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a，产生白烟 D．浓的e溶液通常保存在棕色试剂瓶中 一、含硫物质的转化 1．常见含硫的物质的转化 2．不同价态硫的化合物的转化 (1)价态与性质 ①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S； ②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性； ③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。 注意浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又体现酸性，如 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 (2)价态变化规律 当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如： H2 O2 O3 (3)含硫物质的连续氧化 硫元素 实践应用 1．氮元素和硫元素的“价-类”二维图如图所示。下列说法错误的是 A．a一定是氨气，b不一定是硫化氢 B．d、e在一定条件下可分别通过化合反应得到 C．相同浓度时，g溶液中的一定比f溶液中的大 D．常温下，c、d之间能相互转化 2．物质类别和元素价态，是认识元素及其化合物性质的重要视角。结合硫元素的“价-类”二维图分析，下列说法正确的是 A．将e和f的钠盐（正盐）溶液二者混合，会有d生成 B．a既有氧化性又有还原性 C．将b的稀溶液滴加到品红溶液中，品红溶液褪色，体现了b的强氧化性 D．将c的浓溶液滴加在胆矾晶体上，晶体由蓝色变成白色，体现了c的脱水性 3．部分Si或N或S的单质及其化合物的“价—类”二维图如图所示。 下列叙述正确的是 A．若常温下，c为气态，则d与水反应生成g B．若c为半导体材料，则e的酸性比碳酸强 C．若无色的d能使品红溶液褪色，则不能实现b→c→d→e→i之间转化 D．若h在酸性条件下具有强氧化性，则a和g相遇主要发生氧化还原反应 二、硝酸的制法 1、 硝酸的实验室制法： NaNO3+H2SO4（浓）NaHSO4+HNO3↑（难挥发性酸制挥发性酸） 2、工业制硝酸法 ⑴第一阶段：氨的催化氧化 ⑵第二阶段：NO2的生成和吸收2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO ⑶计算关系：NH3-NO-NO2-HNO3 ⑷主要设备：氧化炉 吸收塔 ⑸尾气处理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 实践应用 4．硝酸是一种重要的化工原料。下图为工业制备硝酸的流程示意图。下列说法错误的是 A．延长反应时间也无法实现合成塔中原料的完全转化 B．氧化炉中主要发生的反应为氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 C．合成塔和氧化炉中的反应均需要催化剂，目的是加快反应速率 D．可以用碱性的溶液吸收尾气，防止酸雨的形成 5．氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 6．合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下图所示，下列说法错误的是 A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素 B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂相同 C．反应VI的部分产物可在上述流程中被再次利用 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择Al作为罐体材料 考点一 硫及其化合物之间的转化 【例1】部分含氮或含硫物质的分类与相应化合价关系如图。下列说法正确的是 A．a可能为NH3，可被O2催化氧化生成e B．b只可能为H2S，且其水溶液一定呈酸性 C．f一定为酸性氧化物，且其水溶液有漂白性 D．常温下，g、h的浓溶液均不能与Fe、Al反应 解题要点 【变式1-1】某元素的单质及其化合物的转化关系如图。常温常压下G、J均为无色气体，J具有漂白性。下列说法错误的是 A．G、H均能与NaOH溶液反应 B．J、K均为酸性氧化物 C．M和N在一定条件下不可以相互转化 D．工业上用的浓硫酸吸收K生成L 【变式1-2】图为硫及其化合物的价类二维图。下列说法正确的是 A．a、c两者不反应 B．i的浓溶液不能干燥a、c C．c、d与水反应均为可逆反应 D．可用热的NaOH溶液洗掉试管内壁的b 考点二 氮及其化合物的相互转化 【例2】“价-类二维图”是学习元素及其化合物的重要模型和工具。下图是部分含氮、硫元素的“价-类二维图”。下列说法不正确的是 A．纵坐标轴左侧区域代表的是氮及其化合物 B．g和e的浓溶液相遇会产生白烟 C．e、k、g的浓溶液敞口放置于空气中，浓度均会降低 D．a与c、g与i或j均能发生归中反应生成单质 解题要点 【变式2-1】部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理由是 A．可以通过化合反应生成c B．工业上通过a→b→c→d→e来制备 C．浓的a'溶液和浓的c'溶液反应可以得到b' D．加热d'的固态钾盐可以产生O2 【变式2-2】“价—类”二维图基于核心元素的化合价和物质类别研究物质，为我们认识物质性质和实现物质转化提供了新思路，下图是硫、氮的“价—类”二维图，则下列说法错误的是 A．a与g的水溶液会发生反应 B．c与氯水混合漂白能力一定增强 C．i露置在空气中会变成红棕色的j，常利用这一性质检验i D．在一定条件下，i、j都可以和g发生反应而被除去，从而减少环境污染 考点三 工业制硝酸 【例3】在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制硝酸： B．工业制硫酸： C．工业制高纯硅： D．工业制金属镁： 解题要点 ⑴第一阶段：氨的催化氧化 ⑵第二阶段：NO2的生成和吸收2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 【变式3-1】Y某实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(反应条件已略去) A．“反应1”生成气体为，中含有的原子数为 B．“反应2”生成气体为，的摩尔质量为30 C．“反应3”生成红棕色气体 D．工业上利用“反应4”生产硝酸 【变式3-2】部分含N物质及含S物质的分类与相应化合价之间的关系如图所示，下列推断错误的是 A．c′通入到紫色石蕊溶液中，溶液只变红不褪色 B．向溶液中先通入d或a，再通入c′，产生的白色沉淀相同 C．a可通过一步反应直接转化为b D．工业上通过来制备 基础达标 1．（23-24高一下·上海·期中）氮循环和硫循环是自然界中两种重要的元素循环过程。关于这两种循环正确的是 编号 比较 氮循环 硫循环 ① 异 氮元素会进入大气 硫元素不会进入大气 ② 氮元素可以有机化合物形式参与循环 硫元素都以无机物形式参与循环 ③ 同 人类活动对氮循环和硫循环都造成了巨大影响 ④ 氮循环和硫循环对环境的影响都能导致温室效应 A．① B．② C．③ D．④ 2．（23-24高一上·上海·期末）硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是 A．a与c、d、e都有可能反应生成b B．d溶液久置于空气中会生成e，溶液的酸性增强 C．若g为酸式盐，则它与盐f之间也可能发生反应 D．用e的浓溶液和FeS反应制备a 3．（23-24高一下·上海·期中）氮是植物生长的必需元素。有关说法中错误的是 A．氮气分子很稳定 B．尿素属于铵态氮肥 C．工业合成氨是人工固氮 D．闪电实现了大气固氮 4．（23-24高一下·黑龙江大庆·期中）氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，有关氮及其化合物下列叙述正确的是 A．汽车尾气中的氮氧化物主要来源于汽油、柴油的燃烧 B．氮气的化学性质稳定，可用作冶炼镁时的保护气 C．由气态氨气转化为固态铵盐的过程叫做氮的固定 D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂 5．（23-24高一下·上海青浦·期中）硫与氧同主族，下列关于硫的叙述中，正确的是 A．硫元素的非金属性较强，故只能以化合态存在于自然界 B．分离黑火药中的、C、，需用、水，并进行过滤操作 C．硫非金属性较强，在与金属或非金属反应时均作氧化剂 D．硫与铜反应能得到纯净硫化物 6．（23-24高一上·上海·期末）硫和氮及其化合物的转化对人类生存和社会发展具有重要意义，下列说法正确的是 A．与水反应生成硝酸，说明是酸性氧化物 B．能使溶液褪色，说明具有漂白性 C．因氨气具有还原性，所以可用作制冷剂 D．以、、为原料可以制备 7．（24-25高三上·河南·阶段练习）自然界中氮的循环如下图所示： 下列说法错误的是 A．雷电释放的能量能将空气中的氮气转化为含氮的化合物 B．豆科植物的根瘤菌能将氮气转化成氨 C．能被O2氧化成，则参加反应的和O2的物质的量之比为1：2 D．在被细菌分解生成N2的过程中，不可能有O2生成 8．（23-24高一下·广东江门·阶段练习）硫元素的价类二维图如图所示(其中h、g的阳离子均为Na+)，下列说法正确的是 A．b到d可直接转化 B．工业上，在常温下可以用铁罐储存f的浓溶液 C．c能将滴有酚酞的氢氧化钠稀溶液变为无色，表现其漂白性 D．木炭与f的浓溶液反应中，f既表现了强氧化性又表现了酸性 9．（23-24高一下·河北沧州·阶段练习）从元素化合价和物质类别两个角度学习、研究物质的性质，是一种行之有效的方法。硫元素的价类二维图如图。下列说法正确的是 A．X的水溶液与铁粉反应的产物为和 B．Y和W溶于水时均放出大量的热 C．欲制备，从氧化还原反应角度分析，可以选择W与Z为原料 D．Z与浓硫酸混合制备时，浓硫酸体现了酸性和强氧化性 10．（23-24高一下·上海·阶段练习）下图为硫循环示意图，请回答以下问题 I．活火山的火山口往往有硫磺矿物富集，是人类获得硫磺的主要来源之一，人们利用硫磺可以制备例如浓硫酸等许多有用的含硫化合物。 (1)下列不能由单质直接化合生成的物质是___________。 A．CuS B．SO3 C．FeS D．Na2S (2)硫磺和过氧化钠都是淡黄色固体，如何鉴别某固体物质为硫磺或过氧化钠： 。硫单质有多种结构，例如S2、S4、S6和S8等，它们互称 ，已知S8中S原子最外层满足8电子稳定结构，且S8结构中仅有硫硫单键，计算16gS8固体中共价键的数目为 。 Ⅱ．火山喷发产生的气体中含有H2S，经过一系列化学反应最终能转变为硫磺。 (3)写出H2S的结构式 ，写出H2S在水溶液中的电离方程式 。 (4)H2S从火山口喷出后在空气中转变化SO2，写出有关化学反应方程式 ，之后生成的SO2与剩余H2S继续反应形成硫磺，SO2与H2S反应产物中氧化产物与还原产物的比例为 。 综合应用 1.（24-25高一下·上海浦东新·期中）元素的“价-类”二维图体现了化学变化之美、部分含硫、氮物质的类别与硫元素和氮元素化合价的对应关系如下图所示。 （1）下列各物质的转化属于氮的固定的是 A． B． C． D． （2）向空气中排放下列物质都会造成污染，其中不能形成酸雨的是 A． B． C． D．NO （3）下列有关图中所示含、物质的叙述，正确的是 A．物质、均属于电解质 B．物质能与溶液反应，是酸性氧化物 C．物质X、B分别与氢气反应的反应类型相同 D．物质、反应与物质、反应的反应类型相同 2．（24-25高一上·上海·阶段练习）下列转化不能通过一步反应实现的是 A． B． C． D． 3．（23-24高一下·上海·期中）部分含硫化合物的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断正确的是 A．存在c→g的转化 B．c→e→f的转化不会形成酸雨 C．自然界不存在单质b D．a只具有还原性 4．（24-25高一下·上海·期中）微生物介导的碳氮硫循环如图所示。下列说法正确的是 A．在富氧条件下最终的产物为 B．可作为电子供体去还原 C．图中涉及三种元素的化合价变化 D．碳氮硫循环失衡可能导致温室效应、酸雨、白色污染等环境问题 5．（23-24高一下·上海·阶段练习）硫和氮及其化合物的转化对社会发展具有重要意义，下列说法正确的是 A．与水反应生成硝酸，说明是酸性氧化物 B．向溶液中通入和气体出现白色沉淀，说明气体一定具有氧化性 C．因氨气具有还原性，所以可用作制冷剂 D．能使某些色素褪色，可用作漂白剂 6．（23-24高一下·上海·期中）类推是学习化学的一种重要手段，下列类推结论正确的是 选项 客观事实 类推结论 A 将铜片加入足量稀硝酸中，铜片会被溶解 将铜片加入足量稀硫酸中，铜片也会被溶解 B 和溶液反应有黑色沉淀生成 和溶液反应也有黑色沉淀生成 C 氯气能与铁单质化合，生成氯化铁 硫粉与铁粉混合加热生成硫化铁 D 将通入溶液中无明显现象 将通入溶液中也无明显现象 A．A B．B C．C D．D 拓展培优 1．（24-25高一上·上海·期末）2019年，为纪念元素周期表脠生150周年，IUPAC等向世界介绍118位优秀青年化学家，中国学者雷晓光、姜雪峰、刘庄分别成为“N、S、Hg”元素的代言人。回答下列问题： (1)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的“价一类”二维图： ①从硫元素化合价变化的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有 (填化学式)。 ②Z的浓溶液与铜单质在加热条件下发生化学反应生成Y，可用 法收集Y。(填序号) A．向上排空气 B．向下排空气 C．排饱和食盐水 D．排饱和NaHSO3溶液 ③Y能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其反应的离子方程式为： 。 (2)防治污染，改善生态环境已成为全球共识，过量排放含氮元素的废水会引起水华等水体污染问题。研究发现，可以用NaClO氧化法去除废水中的NH，一定条件下，溶液的pH对NaClO去除NH能力的影响如图所示。 ①pH=5时，NaClO溶液氧化NH生成Cl−和N2的离子反应方程式为 。 ②去除废水中的NH适宜的pH约为 。 2．（24-25高一上·上海长宁·期末）为了增强大气污染防治的有效性，研究大气颗粒物的化学组成和分布特征具有很重要的意义。水溶性离子是PM2.5的重要组成部分，主要包含、、、、、、等，这些离子多由化石燃料燃烧、机动车尾气等排放的、、等气体经过复杂的物理化学过程二次转化而来。 (1)PM2.5中的主要源自燃煤产生的，写出转化为的化学方程式 、 。 (2)写出在水中的电离方程式 。 (3)该反应还会造成酸雨，酸雨是pH小于 的降水。 硫氧化率（SOR）和氮氧化率（NOR）通常用来分别表示气体污染物和向和的转化程度。SOR和NOR的计算公式为：       已知PM2.5中主要以形式存在，主要以形式存在。 某地SOR和NOR的数据如下表所示： 季节 春季 夏季 秋季 冬季 平均 SOR 0.29 0.42 0.28 0.26 0.31 NOR 0.21 0.14 0.23 0.25 0.21 (4)由上表数据可知，SOR和NOR差异最大的季节是______。 A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季 (5)结合相关化学原理推测该季节SOR较大的原因 。 3.（24-25高一下·上海·期末）热化学碘硫循环可用于大规模制氢气。水溶液还原和分解是其中的一种方案。 具体流程如下图所示： （1）在反应器中，控制温度不超过100℃的原因是 。 （2）在分离器中，分离和的方法为 。 A．过滤 B．蒸馏 C．结晶 D．萃取 （2）水溶液还原的反应包括：，。结合题干信息，完成硫酸的电离方程式： 。 （3）将通入碘水制备的反应曲线如下图所示。图中的、微粒分别是 、 ；反应消耗的的体积是 。(折算到标准状况下)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 硫、氮及其循环 3.3 硫循环和氮循环 第1课时 自然界中的硫循环和氮循环 教学目标 1.了解自然界中硫、氮循环的主要环节及物质转化路径； 2.结合已有知识分析循环中关键反应（如含硫 / 氮化合物的氧化还原），理解循环对生态环境的意义； 3.认识人类活动对循环的影响，树立协调人地关系的意识，提升综合分析问题的能力。 重点和难点 重点：硫循环和氮循环的核心环节及物质转化； 难点：关联元素化合物知识分析循环中的化学反应，理解人类活动对循环的干扰机制。 ◆知识点一 含硫物质的转化 1.转化原理 ①硫元素常见价态： 常见化合价 含硫物质 －2 H2S、HgS、FeS 0 S ＋4 SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3 ＋6 SO3、H2SO4、Na2SO4 ②原理：a.通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化； b.低价态的硫向高价态转化时需加入氧化剂，高价态的硫向低价态转化时需加入还原剂。 2.不同价态硫元素的转化 ①硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。 ②利用氧化剂，可将硫元素从低价态转化为高价态；利用还原剂，可将硫元素从高价态转化为低价态。 ③常见转化关系 序号 转化目标 转化前的含硫物质 选择试剂 转化后的含硫物质 ① －2→0 H2S O2(不足) S SO2 ② 0→－2 S H2 H2S Fe或Cu FeS或Cu2S ③ －2→＋4 H2S O2(足量) SO2 ④ 0→＋4 S O2 SO2 ⑤ ＋4→0 SO2 H2S S ⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 SO3 Cl2 H2SO4 ⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu SO2 有关化学方程式：①2H2S＋O22S＋2H2O，SO2＋2H2S==3S＋2H2O； ②H2＋SH2S，Fe＋SFeS或2Cu＋SCu2S； ③2H2S＋3O22SO2＋2H2O； ④S＋O2SO2； ⑤SO2＋2H2S===3S＋2H2O； ⑥2SO2＋O22SO3，SO2＋Cl2＋2H2O==2HCl＋2H2SO4； ⑦Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 3.同种价态含硫物质间的转化 上图物质间的转化可以通过不同的反应来实现，可以是元素化合价变化的氧化还原反应(对应图中横向箭头表示的转化)，也可以是元素化合价不变的非氧化还原反应(对应图中纵向箭头表示的转化)。 4.含硫物质的连续氧化 H2S SO2SO3 H2SO4、SSO2 SO3 H2SO4 特别提醒 硫单质及其化合物之间的转化规律 ①邻位价态原则：当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如 ②相邻价态规律：相邻价态的粒子不发生氧化还原反应：如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 ③归中规律：硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时，一般生成中间价态，如2H2S＋SO2==3S↓＋2H2O，2Na2S＋Na2SO3＋3H2SO4===3Na2SO4＋3S↓＋3H2O或2S2－＋ SO＋6H＋===3S↓＋3H2O。 即学即练 1．下列关于硫的说法正确的是 A．单质硫既有氧化性又有还原性 B．硫难溶于 C．硫与铜反应生成CuS D．硫元素在自然界中只有游离态 【答案】A 【详解】A．硫单质的化合价为，处于中间价态，因此既可被氧化也可被还原，A正确； B．硫是非极性分子，易溶于非极性溶剂，B错误； C．硫的氧化性较弱，与铜反应生成硫化亚铜（），C错误； D．硫在自然界中既有游离态（如火山口的硫黄），也有化合态（如硫化物、硫酸盐），D错误； 故选A。 2．学习硫及其化合物，可运用物质类别和元素价态二维视角模型对硫及其化合物的性质进行推测验证。以下说法中正确的是 A．a不能与b反应生成硫 B．b有漂白性，因而使氯水褪色 C．e的浓溶液具有吸水性、脱水性和强氧化性 D．c能与水剧烈反应生成d 【答案】D 【分析】由图可知，a为H2S，b为SO2，c为SO3，e为H2SO3，d为H2SO4。 【详解】A．H2S与SO2发生归中反应生成硫和水，故A错误； B．b为SO2，具有漂白性，能使品红褪色，具有还原性，能使氯水褪色，故B错误； C．e为H2SO3，H2SO3没有吸水性、脱水性和强氧化性，浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性，故C错误； D．c为SO3，c能与水剧烈反应：SO3+H2O= H2SO4，生成d为H2SO4，故D正确； 故答案为D。 3．“价类”二维图是梳理元素及其化合物知识的重要方法。如图为部分含氮、硫元素的“价-类”二维图。下列说法错误的是 A．一定条件下木炭可以和e的浓溶液反应 B．c、g和h与酸雨的形成有关 C．将c和h同时通入到溶液中，会产生白色沉淀 D．g和CO均属于汽车尾气，但可以通过催化转化器生成无毒气体 【答案】C 【分析】由图可知，a为H2S，b为S，c为SO2，d为SO3，e为H2SO4，f为NH3，g为NO，h为NO2，i为HNO3，以此解题。 【详解】A．木炭可以和浓硝酸溶液反应，方程式为：，A正确； B．酸雨的形成与氮氧化合物和硫氧化合物有关，SO2、NO、NO2可以产生酸雨，B正确； C．二氧化硫和二氧化氮同时通入水中，会发生氧化还原反应生成硫酸，加入氯化钡会生成硫酸钡白色沉淀，C错误； D．NO、CO均属于汽车尾气，在催化转化器中发生反应生成N2和CO2两种无毒气体，D正确； 故选C。 ◆知识点二 自然界中的硫循环 1.SO2的来源：含硫化石燃料燃烧、含硫金属矿石冶炼、硫酸生产等。 2.自然界中的硫循环：地壳的岩石里、生物体内以及大气与水中都含有硫元素。随着地壳运动、生命活动以及大气与水的流动，这些含硫物质不断地发生转化和转移，形成了硫在自然界中的循环。如下图所示： 3.含硫矿石中的硫循环：地壳中的硫黄矿、硫铁矿和煤等都含有硫元素，这些矿物通过风化分解、燃烧、火山爆发等方式释放出SO2、H2S等气体，这些气体有些进入大气，有些转化为亚硫酸盐、硫酸盐溶入河流或海洋，还有些则被土壤中的硫化细菌吸收。 4.“价—类”二维图：自然界中含硫物质非常丰富，主要以H2S、S、SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO4、CaSO4等形式存在。在硫循环中各种含硫的物质会呈现—2、+4、+6 等不同的价态，这些物质通过氧化还原反应等转化过程构成了复杂的全球循环。如下图： 特别提醒 1.含＋6价硫的化合物不一定都有强氧化性，如浓硫酸具有氧化性，而稀硫酸、硫酸盐中的硫元素均不表现氧化性。 2.陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。 即学即练 4．自然界与人类活动对硫的循环均能产生影响。下列说法错误的是_______。 A．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在 B．火山口温度过高，附近的单质硫会被O2直接氧化为SO3 C．大气中的SO2会形成酸雨，最终以H2SO4的形式进入地面或海洋 D．酸雨会腐蚀建筑物、导致树木枯萎等 【答案】B 【详解】A．地壳中的硫元素主要以硫化物和硫酸盐形式存在，符合实际，故A正确； B．单质硫与O2反应生成SO2，而非直接生成SO3，SO2需在催化剂和高温下才能转化为SO3，故B错误； C．SO2形成酸雨后，经氧化最终生成H2SO4，故C正确； D．酸雨的腐蚀性和生态危害符合事实，故D正确； 答案选B。 5．北京时间2024年3月18日，冰岛境内发生了“21世纪至今最剧烈的火山喷发”，对该国造成了严重的破坏。火山喷发是硫元素在自然界中转化的重要途径，部分过程如图所示。下列说法错误的是 A．SO2、SO3均是酸性氧化物 B．火山喷发易诱发酸雨 C．硫的转化过程涉及的反应均为氧化还原反应 D．火山口可能发生的反应有2H2S+SO2=3S+2H2O 【答案】C 【详解】A．酸性氧化物能与碱反应生成对应的盐和水，SO2与碱反应生成亚硫酸盐和水，SO3与碱反应生成硫酸盐和水，二者均为酸性氧化物，A正确； B．火山喷发释放的SO2等气体与水反应生成H2SO3，H2SO3进一步被氧化为H2SO4，易形成硫酸型酸雨，B正确； C．硫的转化过程中，如SO2→H2SO3、SO3→H2SO4等反应，硫元素化合价未发生变化，属于非氧化还原反应，因此硫的转化过程涉及的反应并非所有均为氧化还原反应，C错误； D．火山口可能存在H2S和SO2，二者可发生归中反应：2H2S+SO2=3S+2H2O，D正确； 故选C。 6．与在催化剂条件下反应的物质转化关系如图，b呈红棕色，已知：。下列对该过程的分析错误的是 A．NO既体现了还原性，又体现了氧化性 B．a是c是 C．NO是催化剂 D．b是中间产物，含和 【答案】A 【分析】根据反应过程分析，与反应生成；a与NO反应生成b，b是红棕色，所以有，因为，所以a是，b是中间产物，含和；与b反应会生成和NO，所以c是。 【详解】A．根据氧化还原反应原理，NO与反应时NO被氧化，体现还原性，与反应生成NO，并未体现NO的氧化性，A错误； B．根据分析可知与在催化剂NO作用下生成，a是、c是，B正确； C．根据分析，NO参与反应，后又生成，前后质量不变，性质不变，NO是催化剂，C正确； D．根据分析，b是中间产物，含和，D正确； 故选A。 ◆知识点三 自然界中的氮循环 1．含氮物质之间的转化 （1）主线：空气中的氮气与氧气在放电条件下反应，使游离态的氮转化为化合态的氮： （2） 规律： ①歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如6NO＋4NH35N2＋6H2O、 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2．自然界中氮循环 （1）循环过程： （2）主要转化关系： ① ② ③ （3）“价—类”二维图 特别提醒 氮氧化物对环境的污染、人体的危害包括： ①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。 ②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面。 ③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 ④NO与血红蛋白结合使人中毒。 即学即练7．部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．a→b属于氮的固定 B．c溶于水可得b和d C．将铜丝插入d的稀溶液可产生c D．自然界可存在a→b→c→d→e的转化 【答案】C 【分析】根据N的价-类二维图可知a为N2，b为NO，c为NO2，d为HNO3，e为硝酸盐。 【详解】A．a为N2，b为NO，将氮气转化为氮的化合物称为氮的固定，a→b属于氮的固定，A正确； B．c为NO2，NO2溶于水生成HNO3和NO，即d和b，B正确； C．d为HNO3，将铜丝插入稀硝酸中反应生成硝酸铜、水、NO(b)，不可产生c(NO2)，C错误； D．a为N2，b为NO，c为NO2，d为HNO3，e为硝酸盐，自然界的雷雨固氮将氮气转化为NO，NO与氧气生成NO2，NO2溶于水生成硝酸和NO，硝酸与矿物质生成硝酸盐，D正确； 答案选C。 8．“价—类”二维图是学习元素及其化合物的工具，a~g分别表示不同价态的氮元素所对应的物质，其关系如图所示，下列说法正确的是 A．c和d均为酸性氧化物 B．g受热分解得到a属于氮的固定。 C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a，产生白烟 D．浓的e溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处 【答案】D 【分析】由题干价类二维图可知，a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2、e为 HNO3、f为NH3·H2O、g为铵盐，据此分析解题。 【详解】A．已知酸性氧化物是指能与碱反应生成盐和水的氧化物，NO不能与碱反应，d与碱反应发生氧化还原反应，故c和d均不为酸性氧化物，A错误； B．已知氮的固定是指由游离态的氮转化为化合态的氮的过程，故g即铵盐受热分解得到a即为NH3，不属于氮的固定，B错误； C．由于浓硫酸难挥发，故用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a即NH3，不能产生白烟，C错误； D．由分析可知，e为HNO3，浓硝酸受热或见光易分解，故浓的e溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处，D正确； 故答案为：D。 9．“价—类”二维图是学习元素化合物的工具。分别表示不同价态的氮元素所对应的物质，其关系如图所示。下列说法正确的是 A．属于氮的固定 B．a在氧气中燃烧可得到c C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a，产生白烟 D．浓的e溶液通常保存在棕色试剂瓶中 【答案】D 【分析】由题干价类二维图可知，a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2（或N2O4）、e为 HNO3、f为NH3·H2O、g为铵盐，据此分析解题。 【详解】A．氮的固定是指把氮的单质转变为化合态的过程，属于，不是氮的固定，A错误； B．NH3与氧气发生催化氧化才可以生成 NO 和 H2O，，不是燃烧，B错误； C．由于浓硫酸难挥发，故用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a即NH3，不能产生白烟，C错误； D．由分析可知，e为HNO3，浓硝酸受热或见光易分解，故浓的e溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处，D正确； 故选D。 一、含硫物质的转化 1．常见含硫的物质的转化 2．不同价态硫的化合物的转化 (1)价态与性质 ①－2价硫处于最低价态，只有还原性，可被O2、Cl2等氧化剂氧化为S； ②0价、＋4价硫处于中间价态，既有氧化性又有还原性； ③＋6价硫处于最高价态，只有氧化性。 注意浓硫酸在一定条件下与金属或还原性盐反应时既体现强氧化性又体现酸性，如 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 (2)价态变化规律 当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，如： H2 O2 O3 (3)含硫物质的连续氧化 硫元素 实践应用 1．氮元素和硫元素的“价-类”二维图如图所示。下列说法错误的是 A．a一定是氨气，b不一定是硫化氢 B．d、e在一定条件下可分别通过化合反应得到 C．相同浓度时，g溶液中的一定比f溶液中的大 D．常温下，c、d之间能相互转化 【答案】C 【详解】A．-3价的氢化物是氨气，-2价的氢化物可以是H2S或N2H4，因此a一定是氨气，b不一定是硫化氢，也可以是N2H4，A正确； B．N不存在+4价的酸，则e为亚硫酸，d为SO2，S与氧气化合得到SO2，SO2与水化合得到亚硫酸，B正确； C．+5和+6为N和S的最高价态，N和S的最高价含氧酸为HNO3和H2SO4，在稀溶液中g溶液中的为f溶液2倍，但在浓H2SO4难电离，此时g溶液中的可能小于f溶液，C错误； D．同时存在+2和+4价氧化物一定是N，NO与氧气在常温下反应生成NO2，NO2和水在常温下反应生成NO和硝酸，D正确； 故答案为C。 2．物质类别和元素价态，是认识元素及其化合物性质的重要视角。结合硫元素的“价-类”二维图分析，下列说法正确的是 A．将e和f的钠盐（正盐）溶液二者混合，会有d生成 B．a既有氧化性又有还原性 C．将b的稀溶液滴加到品红溶液中，品红溶液褪色，体现了b的强氧化性 D．将c的浓溶液滴加在胆矾晶体上，晶体由蓝色变成白色，体现了c的脱水性 【答案】B 【详解】A．e和f的钠盐分别是，将溶液混合发生归中反应，这种反应强烈依赖于酸性环境。酸性条件提供了必要的H+来活化亚硫酸根离子（生成 SO2），并驱动硫离子和二氧化硫之间的氧化还原反应发生，最终生成硫磺，在碱性或中性条件下，这个归中反应几乎无法进行，A错误； B．a是，中+1价的H具有弱氧化性、-2价的S具有还原性，既有氧化性又有还原性，B正确； C．b是，将的稀溶液滴加到品红溶液中，品红溶液褪色，体现了的漂白性，C错误； D．c是硫酸，将浓硫酸滴加在胆矾晶体上，晶体由蓝色变成白色，体现了浓硫酸的吸水性，D错误； 故答案选B。 3．部分Si或N或S的单质及其化合物的“价—类”二维图如图所示。 下列叙述正确的是 A．若常温下，c为气态，则d与水反应生成g B．若c为半导体材料，则e的酸性比碳酸强 C．若无色的d能使品红溶液褪色，则不能实现b→c→d→e→i之间转化 D．若h在酸性条件下具有强氧化性，则a和g相遇主要发生氧化还原反应 【答案】A 【分析】若为Si的价—类”二维图，c为Si、d为SiO2、e为H2SiO3、f为硅酸盐； 若为N的价—类”二维图，a为NH3、c为N2、d为NO2、e为HNO2、g为HNO3、f为亚硝酸盐、h为硝酸盐； 若为S的价—类”二维图，b为H2S，c为S，d为SO2，e为H2SO3，i为H2SO4，f为亚硫酸盐； 【详解】A．常温下，氮气呈气态，c为N2，d为NO2，g为HNO3，则NO2和H2O生成HNO3和NO，A项正确； B．硅是半导体材料，c为硅，e为硅酸，根据元素周期律，酸性：H2CO3>H2SiO3，B项错误； C．SO2能使品红溶液褪色，b为H2S，c为S，d为SO2，e为H2SO3，i为H2SO4，能实现H2SSSO2H2SO3H2SO4之间转化，C项错误； D．硝酸盐在酸性条件下具有强氧化性，a为NH3，g为HNO3，NH3和HNO3相遇发生化合反应，生成硝酸铵，该反应不发生氧化还原反应，D项错误； 故选A。 二、硝酸的制法 1、 硝酸的实验室制法： NaNO3+H2SO4（浓）NaHSO4+HNO3↑（难挥发性酸制挥发性酸） 2、工业制硝酸法 ⑴第一阶段：氨的催化氧化 ⑵第二阶段：NO2的生成和吸收2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO ⑶计算关系：NH3-NO-NO2-HNO3 ⑷主要设备：氧化炉 吸收塔 ⑸尾气处理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O 实践应用 4．硝酸是一种重要的化工原料。下图为工业制备硝酸的流程示意图。下列说法错误的是 A．延长反应时间也无法实现合成塔中原料的完全转化 B．氧化炉中主要发生的反应为氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 C．合成塔和氧化炉中的反应均需要催化剂，目的是加快反应速率 D．可以用碱性的溶液吸收尾气，防止酸雨的形成 【答案】B 【分析】氮气和氢气合成塔中合成氨气，含有氨气的混合气体进入氨分离器得到氨气，氨气在氧化炉中催化氧化生成NO，NO和空气中氧气结合生成NO2，NO2、O2和水反应得到硝酸，最后尾气处理防止污染环境，以此来解析； 【详解】A．氮气和氢气合成塔中合成氨气：，该反应是可逆反应，则延长反应时间也无法实现合成塔中原料的完全转化，A不符合题意； B．氧化炉中主要发生的反应为，属于氧化还原反应，氮元素化合价升高，则氨气为还原剂，氧元素化合价降低，氧气为氧化剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为5:4，B符合题意； C．通常，催化剂能加快反应速率，根据选项A、B，合成塔和氧化炉中的反应均需要催化剂，目的是加快反应速率，C不符合题意； D．尾气中含氮氧化物、会引起硝酸型酸雨，氮氧化物易被碱性溶液吸收，可以用碱性的溶液吸收尾气，防止酸雨的形成，D不符合题意； 故选B。 5．氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【答案】D 【分析】N2、H2在合成塔中生成氨气，氨气液化，分离出液氨，氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO，NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸。 【详解】A．氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO和水，氧化炉中发生反应的化学方程式：，故A正确； B．NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为，故B正确； C．生产硝酸工业的尾气中含有NO、NO2气体，可根据反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，可以使用NaOH溶液作吸收剂，故C正确； D．常温下，铝在浓硝酸中钝化，所以工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸，故D错误； 选D。 6．合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下图所示，下列说法错误的是 A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素 B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂相同 C．反应VI的部分产物可在上述流程中被再次利用 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择Al作为罐体材料 【答案】B 【分析】将甲与通过反应I合成氨；将氨气通过反应Ⅱ催化氧化为乙，继续通过反应Ⅲ氧化为丙，通入水中进行反应Ⅳ吸收为，最后将和反应转化为氮肥；将合成氨得到的与通入到饱和食盐水中进行反应V得到丁固体，最后进行反应VI加热分解得到纯碱，据此分析解答。 【详解】A．甲、乙、丙三种物质分别为、、，均含有氮元素，A正确； B．反应Ⅱ、Ⅲ的反应分别为：、，氧化剂为，反应Ⅳ为：，氧化剂为，氧化剂不相同，B错误； C．反应VI的方程式为：，其中的可以进行循环使用，C正确； D．常温下金属Al可在浓硝酸中产生钝化，因此可选择Al作为罐体材料盛装浓硝酸，D正确； 故答案为：B。 考点一 硫及其化合物之间的转化 【例1】部分含氮或含硫物质的分类与相应化合价关系如图。下列说法正确的是 A．a可能为NH3，可被O2催化氧化生成e B．b只可能为H2S，且其水溶液一定呈酸性 C．f一定为酸性氧化物，且其水溶液有漂白性 D．常温下，g、h的浓溶液均不能与Fe、Al反应 【答案】A 【详解】A．硫元素无-3价，只有氮元素有-3价，-3价N的氢化物可能为NH3，NH3催化氧化生成e（NO），A正确； B．b可能为H2S或N2H4，H2S的水溶液呈酸性，N2H4的水溶液呈碱性，B错误； C．f为NO2(N2O4)或SO2。酸性氧化物是能与强碱反应的氧化物，只生成一种盐，且无化合价变化。SO2 + 2NaOH == Na2SO3 + H2O，SO2是酸性氧化物，2NO2 + 2NaOH == NaNO3 + NaNO2 + H2O，NO2不是酸性氧化物，为不成盐氧化物。SO2水溶液有漂白性，NO2水溶液没有漂白性，C错误； D．g为硝酸，h为硫酸，浓硫酸、浓硝酸常温下会使铁和铝钝化，钝化不是不能反应，是将表面氧化为致密的氧化膜而使反应停止，D错误； 故答案选A。 解题要点 【变式1-1】某元素的单质及其化合物的转化关系如图。常温常压下G、J均为无色气体，J具有漂白性。下列说法错误的是 A．G、H均能与NaOH溶液反应 B．J、K均为酸性氧化物 C．M和N在一定条件下不可以相互转化 D．工业上用的浓硫酸吸收K生成L 【答案】C 【分析】常温常压下G、J均为无色气体，J具有漂白性，则G为硫化氢，G和氧气反应生成H硫单质和水，H和氧气燃烧生成J二氧化硫，J和氧气生成K三氧化硫，K和水转化为L硫酸；二氧化硫和少量氢氧化钠生成亚硫酸氢钠M，和过量氢氧化钠生成亚硫酸钠N； 【详解】A．硫化氢和硫单质在一定条件下都会和氢氧化钠反应，A正确； B．二氧化硫和三氧化硫都会和水生成相应的酸，均为酸性氧化物，B正确； C．亚硫酸钠和二氧化硫生成亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠和氢氧化钠生成亚硫酸钠，可以相互转化，C错误； D．工业上用的浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，可以防止酸雾产生，D正确； 故选C。 【变式1-2】图为硫及其化合物的价类二维图。下列说法正确的是 A．a、c两者不反应 B．i的浓溶液不能干燥a、c C．c、d与水反应均为可逆反应 D．可用热的NaOH溶液洗掉试管内壁的b 【答案】D 【分析】根据硫及其化合物的价类二维图可知，a为-2价的氢化物，即，b为S单质，c为＋4价的氧化物，即，d为＋6价的氧化物，即，h为＋4价的含氧酸，即，i为＋6价的含氧酸，即，f为＋4价的盐，即亚硫酸盐，g为＋6价的盐，即硫酸盐，e为-2价的盐。 【详解】A．和归中反应生成S单质和水，A错误； B．浓硫酸不能氧化，可以干燥气体，B错误； C．与水发生可逆反应生成，与水反应生成，不属于可逆反应，C错误； D．S与热的NaOH溶液发生歧化反应生成、和水，因此可用热的NaOH溶液洗掉试管内壁的S单质，D正确； 答案选D。 考点二 氮及其化合物的相互转化 【例2】“价-类二维图”是学习元素及其化合物的重要模型和工具。下图是部分含氮、硫元素的“价-类二维图”。下列说法不正确的是 A．纵坐标轴左侧区域代表的是氮及其化合物 B．g和e的浓溶液相遇会产生白烟 C．e、k、g的浓溶液敞口放置于空气中，浓度均会降低 D．a与c、g与i或j均能发生归中反应生成单质 【答案】B 【分析】根据元素的价类图可知：左边为N元素的“价-类二维图”。右边为硫元素的“价-类二维图”。结合元素的化合价可知：a是H2S，b是S单质，c是SO2，d是SO3，e是H2SO4，f是硫酸盐；g是NH3，h是N2，i是NO，j是NO2或N2O4，k是HNO3，然后根据问题进行分析解答。 【详解】A．硫元素的最低价是-2价，氮元素的最低价是-3价，根据图示可知坐标轴右侧区域代表的是硫及其化合物，左侧区域代表的是氮及其化合物，A正确； B．g是NH3，e是H2SO4，硫酸是非挥发性酸，二者相遇不会产生白烟，B错误； C．e是H2SO4，具有吸水性，吸水导致其浓度降低；k是HNO3，具有挥发性，挥发导致溶质减少，浓度降低；g的浓溶液是浓氨水，具有挥发性，挥发导致溶质减少，浓度降低，C正确； D．a是H2S，c是SO2，能发生归中反应：；g是NH3，i是NO，j是NO2或N2O4，可以发生归中反应：或，D正确； 故选B。 解题要点 【变式2-1】部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理由是 A．可以通过化合反应生成c B．工业上通过a→b→c→d→e来制备 C．浓的a'溶液和浓的c'溶液反应可以得到b' D．加热d'的固态钾盐可以产生O2 【答案】B 【分析】部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系图可得a为NH3，b为N2，c为NO，d为NO2，e为HNO3或硝酸盐，a'为HCl，b'为Cl2，c'为HClO或次氯酸盐，d'为HClO3或氯酸盐，e'为HClO4或高氯酸盐，据此分析。 【详解】A．氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO，故A正确； B．工业上通过氧化催化氨气生成一氧化氮，一氧化氮和氧气转化为二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，即a→c→d→e来制备HNO3，故B错误； C．NaClO具有强氧化性，能将氯离子氧化为氯气，可通过反应HCl(浓)+NaClO=Cl2↑+H2O+NaCl得到氯气，故C正确； D．氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解可以生成氯化钾和氧气，故D正确； 故答案为B。 【变式2-2】“价—类”二维图基于核心元素的化合价和物质类别研究物质，为我们认识物质性质和实现物质转化提供了新思路，下图是硫、氮的“价—类”二维图，则下列说法错误的是 A．a与g的水溶液会发生反应 B．c与氯水混合漂白能力一定增强 C．i露置在空气中会变成红棕色的j，常利用这一性质检验i D．在一定条件下，i、j都可以和g发生反应而被除去，从而减少环境污染 【答案】B 【分析】图中左侧元素的最高价为+5，为N的“价—类”二维图，右侧元素的最高价为+6，为S的“价—类”二维图。则a是H2S，b是S，c是SO2，d是H2SO3，e是H2SO4，f是硫酸盐或硫酸氢盐，g是NH3，h是N2，i是NO，j可视为NO2，k是HNO3，l是硝酸盐，以此解题。 【详解】A．a(H2S)的水溶液显酸性，g(NH3)的水溶液显碱性，二者能发生反应生成铵盐，A正确； B．c为SO2，与氯水混合后发生反应：，产物是两种酸，无漂白性，B错误； C．i(NO)露置在空气中会和氧气反应生成NO2(j)，气体颜色由无色变为红棕色，颜色变化非常明显，常利用这一性质检验NO，C正确； D．g是NH3，其中氮元素为-3价，i(NO)、j(NO2)中氮元素均为正价态，在一定条件下，i(NO)、j(NO2)均可以和NH3发生归中反应生成氮气，从而减少环境污染，D正确； 故选B。 考点三 工业制硝酸 【例3】在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制硝酸： B．工业制硫酸： C．工业制高纯硅： D．工业制金属镁： 【答案】C 【详解】A．工业制硝酸中，NH3催化氧化首先生成NO而非NO2，NO与氧气反应得到二氧化氮，二氧化氮与水反应得到HNO3，A不符合题意； B．工业制硫酸时，S燃烧生成SO2而非直接生成SO3，SO2被O2催化氧化能得到SO3，B不符合题意； C．工业制高纯硅流程正确：石英砂与焦炭高温生成粗硅，粗硅与HCl生成SiHCl3，再与H2高温还原为高纯硅，C符合题意； D．工业制镁需电解熔融MgCl2而非溶液，最后一步电解氯化镁溶液无法得到金属镁，D不符合题意； 故选C。 解题要点 ⑴第一阶段：氨的催化氧化 ⑵第二阶段：NO2的生成和吸收2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 【变式3-1】Y某实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(反应条件已略去) A．“反应1”生成气体为，中含有的原子数为 B．“反应2”生成气体为，的摩尔质量为30 C．“反应3”生成红棕色气体 D．工业上利用“反应4”生产硝酸 【答案】B 【分析】反应1：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑，反应2：，反应3：2NO+O2=2NO2，反应4：3NO2+H2O=2HNO3+NO，据此回答。 【详解】A．中含有1molN和3molH，总原子数为，A正确； B．的摩尔质量为30g/mol，B错误； C．反应3：2NO+O2=2NO2，常温常压下，NO2为红棕色气体，C正确； D．工业上利用3NO2+H2O=2HNO3+NO生成硝酸，D正确； 答案选B。 【变式3-2】部分含N物质及含S物质的分类与相应化合价之间的关系如图所示，下列推断错误的是 A．c′通入到紫色石蕊溶液中，溶液只变红不褪色 B．向溶液中先通入d或a，再通入c′，产生的白色沉淀相同 C．a可通过一步反应直接转化为b D．工业上通过来制备 【答案】B 【分析】根据化合价分析，a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2、e为HNO3，a'为H2S、b'为S、c'为SO2，d'为SO3，e'为H2SO4，以此分析。 【详解】A．SO2通入到紫色石蕊溶液中，溶液只变红不褪色，二氧化硫不能漂白酸碱指示剂，A正确； B．向溶液中先通入NO2，生成硝酸，具有强氧化性，再通入SO2，发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀；向溶液中先通入NH3，再通入SO2，生成亚硫酸钡沉淀，产生的白色沉淀不同，B错误； C．氨气可以和氯气反应生成氮气，通过一步反应直接转化为N2，C正确； D．氨气和氧气发生催化氧化转化为NO，NO和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，工业上通过来制备，D正确； 故选B。 基础达标 1．（23-24高一下·上海·期中）氮循环和硫循环是自然界中两种重要的元素循环过程。关于这两种循环正确的是 编号 比较 氮循环 硫循环 ① 异 氮元素会进入大气 硫元素不会进入大气 ② 氮元素可以有机化合物形式参与循环 硫元素都以无机物形式参与循环 ③ 同 人类活动对氮循环和硫循环都造成了巨大影响 ④ 氮循环和硫循环对环境的影响都能导致温室效应 A．① B．② C．③ D．④ 【答案】C 【详解】人类活动对氮循环和硫循环都造成了巨大影响，蛋白质中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，氮硫两元素均能以无机物、有机物的形式参与循环，故A、B错误，氮循环和硫循环会导致酸雨，二氧化碳导致温室效应，故D错误，答案选C。 2．（23-24高一上·上海·期末）硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是 A．a与c、d、e都有可能反应生成b B．d溶液久置于空气中会生成e，溶液的酸性增强 C．若g为酸式盐，则它与盐f之间也可能发生反应 D．用e的浓溶液和FeS反应制备a 【答案】D 【分析】根据化合价以及物质的类别可知：a为H2S、b为S、c为SO2、d为H2SO3、e为H2SO4、f为含或的盐、g为含或的盐； 【详解】A．a为H2S，与SO2、H2SO3、H2SO4都有可能发生归中反应生成硫单质，A正确； B．d为H2SO3、e为H2SO4，H2SO3具有较强的还原性，在空气久置会被氧气氧化成硫酸，硫酸酸性更强，溶液pH更小，B正确； C．若g为酸式盐，由于硫酸为强酸，硫酸氢盐中会电离出氢离子与或之间也能发生反应生成二氧化硫，C正确； D．浓硫酸具有强氧化性，会氧化硫化氢，不能用浓硫酸和FeS反应制备硫化氢，D错误； 故选D。 3．（23-24高一下·上海·期中）氮是植物生长的必需元素。有关说法中错误的是 A．氮气分子很稳定 B．尿素属于铵态氮肥 C．工业合成氨是人工固氮 D．闪电实现了大气固氮 【答案】B 【详解】A．氮气分子中氮原子之间形成氮氮三键，化学性质稳定，A正确； B．铵态氮主要是指液态氨、氨水，以及氨跟酸作用生成的铵盐，如硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等，尿素不属于铵态氮肥，B错误； C．工业合成氨用氮气与氢气合成氨，属于人工固氮，C正确； D．闪电时N2转化为NO，实现了大气固氮，D正确； 故选B。 4．（23-24高一下·黑龙江大庆·期中）氮是自然界各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，有关氮及其化合物下列叙述正确的是 A．汽车尾气中的氮氧化物主要来源于汽油、柴油的燃烧 B．氮气的化学性质稳定，可用作冶炼镁时的保护气 C．由气态氨气转化为固态铵盐的过程叫做氮的固定 D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂 【答案】D 【详解】A．汽车尾气中的氮氧化物的来源为：汽车发动机中汽油、柴油的燃烧产生高温，使进入发动机的空气中的N2和O2反应生成NO、NO进一步转变为NO2， A错误； B．在点燃下氮气与镁反应生成氮化镁，故氮气不能用作冶炼镁时的保护气，B错误； C．游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定，由气态氨气转化为固态铵盐的过程是化合物之间的转化，不属于氮的固定，C错误； D．NH3易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂，D正确； 答案选D。 5．（23-24高一下·上海青浦·期中）硫与氧同主族，下列关于硫的叙述中，正确的是 A．硫元素的非金属性较强，故只能以化合态存在于自然界 B．分离黑火药中的、C、，需用、水，并进行过滤操作 C．硫非金属性较强，在与金属或非金属反应时均作氧化剂 D．硫与铜反应能得到纯净硫化物 【答案】B 【详解】A．自然界中硫元素可以以游离态形式存在，如火山口处有硫单质，A错误； B．炭、硫不溶于水，KNO3可以溶于水，用水可以分离KNO3，硫易溶于二硫化碳，可用二硫化碳分离炭和硫，分离三者要用到二硫化碳、水以及过滤操作，B正确； C．硫在与金属反应时均作氧化剂，但与非金属反应时不一定是氧化剂，如S+O2SO2中S作还原剂，C错误； D．已知反应2Cu+SCu2S，根据反应方程式可知，1.6g硫与3.2g铜反应时S过量，按铜的质量进行计算，故得到4gCu2S，剩余0.8g硫单质，有可能会燃烧转变为二氧化硫，D错误； 故选B。 6．（23-24高一上·上海·期末）硫和氮及其化合物的转化对人类生存和社会发展具有重要意义，下列说法正确的是 A．与水反应生成硝酸，说明是酸性氧化物 B．能使溶液褪色，说明具有漂白性 C．因氨气具有还原性，所以可用作制冷剂 D．以、、为原料可以制备 【答案】D 【详解】A．NO2与水发生3NO2+H2O=2HNO3+NO，该反应为氧化还原反应，不能说明NO2是酸性氧化物，故A错误； B．二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，体现二氧化硫的还原性，故B错误； C．利用氨气易液化，气化时从外界吸收热量，周围温度降低，因此氨气作制冷剂，不是利用氨气的还原性，故C错误； D．氨气、二氧化碳、水发生反应可以制备NH4HCO3，反应方程式为：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，故D正确； 答案为D。 7．（24-25高三上·河南·阶段练习）自然界中氮的循环如下图所示： 下列说法错误的是 A．雷电释放的能量能将空气中的氮气转化为含氮的化合物 B．豆科植物的根瘤菌能将氮气转化成氨 C．能被O2氧化成，则参加反应的和O2的物质的量之比为1：2 D．在被细菌分解生成N2的过程中，不可能有O2生成 【答案】D 【详解】A．雷电作用下，与发生化学反应生成，转化路径为含氮的化合物，A正确； B．豆科植物通过与根瘤菌将大气中的氮气转化为氨，而氨是植物可以利用的一种氮素形式，使豆科植物能够在低氮环境中茁壮成长，B正确； C．在一定条件下，能被O2氧化成，反应中氮元素由-3价升高到+5价，化合价升高了8，而氧元素化合价由0价降低到了-2价，共降低4价，所以参加反应的和O2的物质的量之比为1：2，C正确； D．被细菌分解生成N2的过程中，氮元素化合价降低，则一定有元素化合价升高，生成氧气，氧元素化合价升高，符合氧化还原反应的规律，可能有氧气生成，D错误； 故选D。 8．（23-24高一下·广东江门·阶段练习）硫元素的价类二维图如图所示(其中h、g的阳离子均为Na+)，下列说法正确的是 A．b到d可直接转化 B．工业上，在常温下可以用铁罐储存f的浓溶液 C．c能将滴有酚酞的氢氧化钠稀溶液变为无色，表现其漂白性 D．木炭与f的浓溶液反应中，f既表现了强氧化性又表现了酸性 【答案】B 【分析】由图可知，a为-2价的氢化物，即H2S；b为S单质；c为+4价的氧化物，即SO2，d为+6价的氧化物，即SO3；e为+4价的含氧酸，即H2SO3，f为+6价的含氧酸，即H2SO4；g为+4价的正盐，如Na2SO3，h为+6价的正盐，如Na2SO4，据此分析作答。 【详解】A．b为S单质，d为SO3，硫不能直接转化SO3，A错误； B．根据分析可知，f的浓溶液是浓硫酸，在常温下可以使铁被氧化为一层致密的氧化物保护膜，阻止反应的继续进行，所以可以用铁罐储存，B正确； C．c为SO2，能将滴有酚酞的氢氧化钠稀溶液变为无色，不是因为漂白性，而是因为酸性氧化物的性质，C错误； D．木炭与f的浓溶液（浓硫酸）反应生成二氧化碳和二氧化硫，f表现了强氧化性，D错误； 故选B。 9．（23-24高一下·河北沧州·阶段练习）从元素化合价和物质类别两个角度学习、研究物质的性质，是一种行之有效的方法。硫元素的价类二维图如图。下列说法正确的是 A．X的水溶液与铁粉反应的产物为和 B．Y和W溶于水时均放出大量的热 C．欲制备，从氧化还原反应角度分析，可以选择W与Z为原料 D．Z与浓硫酸混合制备时，浓硫酸体现了酸性和强氧化性 【答案】B 【分析】结合已知信息可知，X为硫化氢、Y为三氧化硫、W为硫酸、Z为亚硫酸盐，据此回答。 【详解】A．铁离子和硫离子发生氧化还原反应，溶液中不存在Fe2S3，理论上将硫化氢水溶液和铁反应生成硫化亚铁和氢气，但FeS会覆盖在Fe表面，A错误； B．三氧化硫和水发生化合反应生成硫酸放热；硫酸溶于水属于放热过程，B正确； C．硫代硫酸钠中硫元素平均为+2价，但硫酸中硫元素+6价、亚硫酸盐中硫元素+4价，只有化合价降低，所以从氧化还原反应角度分析不可行，C错误； D．亚硫酸盐和浓硫酸反应制取二氧化硫，浓硫酸只体现了酸性，D错误； 故选B。 10．（23-24高一下·上海·阶段练习）下图为硫循环示意图，请回答以下问题 I．活火山的火山口往往有硫磺矿物富集，是人类获得硫磺的主要来源之一，人们利用硫磺可以制备例如浓硫酸等许多有用的含硫化合物。 (1)下列不能由单质直接化合生成的物质是___________。 A．CuS B．SO3 C．FeS D．Na2S (2)硫磺和过氧化钠都是淡黄色固体，如何鉴别某固体物质为硫磺或过氧化钠： 。硫单质有多种结构，例如S2、S4、S6和S8等，它们互称 ，已知S8中S原子最外层满足8电子稳定结构，且S8结构中仅有硫硫单键，计算16gS8固体中共价键的数目为 。 Ⅱ．火山喷发产生的气体中含有H2S，经过一系列化学反应最终能转变为硫磺。 (3)写出H2S的结构式 ，写出H2S在水溶液中的电离方程式 。 (4)H2S从火山口喷出后在空气中转变化SO2，写出有关化学反应方程式 ，之后生成的SO2与剩余H2S继续反应形成硫磺，SO2与H2S反应产物中氧化产物与还原产物的比例为 。 【答案】(1)AB (2) 取少量固体加水溶解，能溶解的为过氧化钠，不溶水的为硫单质(言之有理即可) 同素异形体 (3) H-S-H 、 (4) 2：1 【详解】（1）硫和铜生成硫化亚铜、和铁生成硫化亚铁、和氧气生成二氧化硫、和钠生成硫化钠；故选AB； （2） 过氧化钠和水生成氧气和能溶解于水的氢氧化钠，硫和水不反应，故方案为：取少量固体加水溶解，能溶解的为过氧化钠，不溶水的为硫单质(言之有理即可)；硫单质有多种结构，例如S2、S4、S6和S8等，它们均为硫单质，互称同素异形体，硫原子最外层有6个电子，已知S8中S原子最外层满足8电子稳定结构，且S8结构中仅有硫硫单键，则结构为，，平均1个硫形成1个共价键，则16gS8固体中含有0.25molS原子，共价键的数目为； （3）H2S为共价化合物，结构式H-S-H， H2S为二元弱酸，在水溶液中的电离方程式：、； （4）硫化氢和氧气反应生成二氧化硫和水：；SO2与剩余H2S继续反应形成硫磺，反应为：，3个硫中2个为氧化产物、1个为还原产物，则氧化产物与还原产物的比例为2:1。 综合应用 1.（24-25高一下·上海浦东新·期中）元素的“价-类”二维图体现了化学变化之美、部分含硫、氮物质的类别与硫元素和氮元素化合价的对应关系如下图所示。 （1）下列各物质的转化属于氮的固定的是 A． B． C． D． （2）向空气中排放下列物质都会造成污染，其中不能形成酸雨的是 A． B． C． D．NO （3）下列有关图中所示含、物质的叙述，正确的是 A．物质、均属于电解质 B．物质能与溶液反应，是酸性氧化物 C．物质X、B分别与氢气反应的反应类型相同 D．物质、反应与物质、反应的反应类型相同 【答案】（1）A （2）B （3）C 【分析】根据“价-类”二维图可知，A为H2S，B为S，C为SO2，D为H2SO3，E为H2SO4，F为SO3，R为NH3，X为N2，Y为NO，Z为NO2，W为HNO3。 （1）氮的固定是指将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，则属于氮的固定，、、均不属于氮的固定，答案选A。 （2）A．溶于水形成硝酸和NO，能形成硝酸型酸雨，A不符合题意； B．溶于水形成，水溶液呈碱性，不能形成酸雨，B符合题意； C．溶于水先生成亚硫酸，后被空气中氧气氧化最终生成硫酸，能形成硫酸型酸雨，C不符合题意； D．NO遇空气中氧气氧化生成，溶于水形成硝酸和NO，能形成硝酸型酸雨，D不符合题意； 答案选B。 （3）A．NH3的水溶液导电是由于NH3溶于水生成，电离形成和，因此NH3不属于电解质；H2SO3是二元弱酸，其水溶液导电，属于电解质，A错误； B．NO2能与溶液发生歧化反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，不属于酸性氧化物，B错误； C．N2、S分别与氢气发生化合反应生成NH3、H2S，且N2和S均发生还原反应，则反应类型相同，C正确； D．NH3和HNO3反应生成，N元素化合价不变；H2S和浓H2SO4反应生成S和，S元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，则反应类型不同，D错误； 答案选C。 2．（24-25高一上·上海·阶段练习）下列转化不能通过一步反应实现的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．H2S充分燃烧生成SO2，能通过一步反应实现，故不选A； B．SO2和水反应生成H2SO3，能通过一步反应实现，故不选B； C．硫燃烧生成SO2，不能通过一步反应实现，故选C；     D．SO3和水反应生成H2SO4，能通过一步反应实现，故不选D； 选C。 3．（23-24高一下·上海·期中）部分含硫化合物的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断正确的是 A．存在c→g的转化 B．c→e→f的转化不会形成酸雨 C．自然界不存在单质b D．a只具有还原性 【答案】A 【分析】根据化合价和含硫物质的关系可判断a是H2S，b是S，c是SO2，d是SO3，e是H2SO3，f是H2SO4，g是含有+4价的硫元素的盐，如：亚硫酸盐、亚硫酸氢盐，h是含有+6价的硫元素的盐，如：硫酸盐、硫酸氢盐，据此解答。 【详解】A．与强碱性溶液发生反应可生成亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，比如少量二氧化硫与溶液反应生成，过量二氧化硫与溶液反应生成，故A正确； B．硫酸型酸雨形成的主要途径：①；②，故B错误； C．在火山口附近有S单质存在，故C错误； D．a为，中H为+1价，S为-2价，既具有氧化性又具有还原性，故D错误； 故答案选A。 4．（24-25高一下·上海·期中）微生物介导的碳氮硫循环如图所示。下列说法正确的是 A．在富氧条件下最终的产物为 B．可作为电子供体去还原 C．图中涉及三种元素的化合价变化 D．碳氮硫循环失衡可能导致温室效应、酸雨、白色污染等环境问题 【答案】B 【详解】A．在空气中不稳定，易被氧气氧化为，则在富氧条件下最终的产物为，A错误； B．由循环图可知，可将还原为，B正确； C．由图可知，图中化合价发生变化的元素有C、S、N、O，一共有四种元素，C错误； D．碳氮硫循环失衡可能导致大气中二氧化碳，N的氧化物，和S的氧化物排放超标，可能会导致温室效应、酸雨等问题，但是不会导致白色污染，D错误； 故选B。 5．（23-24高一下·上海·阶段练习）硫和氮及其化合物的转化对社会发展具有重要意义，下列说法正确的是 A．与水反应生成硝酸，说明是酸性氧化物 B．向溶液中通入和气体出现白色沉淀，说明气体一定具有氧化性 C．因氨气具有还原性，所以可用作制冷剂 D．能使某些色素褪色，可用作漂白剂 【答案】D 【详解】A．与水反应生成硝酸和NO，不是酸性氧化物，故A错误； B．向溶液中通入和气体出现白色沉淀，若气体是氨气，生成的沉淀为亚硫酸钡，故B错误； C．因氨气易液化，液氨汽化吸热，所以可用作制冷剂，故C错误； D．能使某些色素褪色，具有漂白性，可用作漂白剂，故D正确； 选D。 6．（23-24高一下·上海·期中）类推是学习化学的一种重要手段，下列类推结论正确的是 选项 客观事实 类推结论 A 将铜片加入足量稀硝酸中，铜片会被溶解 将铜片加入足量稀硫酸中，铜片也会被溶解 B 和溶液反应有黑色沉淀生成 和溶液反应也有黑色沉淀生成 C 氯气能与铁单质化合，生成氯化铁 硫粉与铁粉混合加热生成硫化铁 D 将通入溶液中无明显现象 将通入溶液中也无明显现象 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．稀硝酸氧化性远强于稀硫酸，铜不会被稀硫酸氧化，A错误； B．H2S和Cu2+溶液反应有CuS黑色沉淀生成，该沉淀不溶于盐酸、硫酸，B正确； C．硫粉与铁粉混合加热生成硫化亚铁，C错误； D．酸性条件下，二氧化硫可以被硝酸根氧化生成，所以二氧化硫通入硝酸钡溶液中可呈白色的BaSO4沉淀，D错误； 故选B。 拓展培优 1．（24-25高一上·上海·期末）2019年，为纪念元素周期表脠生150周年，IUPAC等向世界介绍118位优秀青年化学家，中国学者雷晓光、姜雪峰、刘庄分别成为“N、S、Hg”元素的代言人。回答下列问题： (1)利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的“价一类”二维图： ①从硫元素化合价变化的角度分析，图中既有氧化性又有还原性的化合物有 (填化学式)。 ②Z的浓溶液与铜单质在加热条件下发生化学反应生成Y，可用 法收集Y。(填序号) A．向上排空气 B．向下排空气 C．排饱和食盐水 D．排饱和NaHSO3溶液 ③Y能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其反应的离子方程式为： 。 (2)防治污染，改善生态环境已成为全球共识，过量排放含氮元素的废水会引起水华等水体污染问题。研究发现，可以用NaClO氧化法去除废水中的NH，一定条件下，溶液的pH对NaClO去除NH能力的影响如图所示。 ①pH=5时，NaClO溶液氧化NH生成Cl−和N2的离子反应方程式为 。 ②去除废水中的NH适宜的pH约为 。 【答案】(1) SO2，H2SO3 A (2) 8 【分析】分析价类二维图可知X为H2S，Y为SO2，Z为H2SO4。 【详解】（1）①从硫元素化合价变化的角度分析，处于中间价态的硫元素既有氧化性又有还原性，图中的化合物有SO2、H2SO3，故答案为：SO2、H2SO3； ② Z为硫酸，浓硫酸与铜单质在加热条件下发生化学反应生成硫酸铜、水和二氧化硫，Y是SO2，二氧化硫密度比空气大，能与水反应，可用向上排空气法收集二氧化硫，故答案为：A； ③ SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色，原因是SO2与高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸根离子和锰离子，其反应的离子方程式为： ，故答案为：； （2）① pH=5时，NaClO溶液氧化生成Cl−和N2，ClO-中的氯元素化合价由+1价降低到-1价，中N的化合价由-3价升高到0价，根据得失电子守恒有：ClO-的计量数为3，的计量数为2，离子反应方程式为，故答案为：； ②由图可知，pH约为8时去除率较高，则去除废水中的适宜的pH约为8，故答案为：8。 2．（24-25高一上·上海长宁·期末）为了增强大气污染防治的有效性，研究大气颗粒物的化学组成和分布特征具有很重要的意义。水溶性离子是PM2.5的重要组成部分，主要包含、、、、、、等，这些离子多由化石燃料燃烧、机动车尾气等排放的、、等气体经过复杂的物理化学过程二次转化而来。 (1)PM2.5中的主要源自燃煤产生的，写出转化为的化学方程式 、 。 (2)写出在水中的电离方程式 。 (3)该反应还会造成酸雨，酸雨是pH小于 的降水。 硫氧化率（SOR）和氮氧化率（NOR）通常用来分别表示气体污染物和向和的转化程度。SOR和NOR的计算公式为：       已知PM2.5中主要以形式存在，主要以形式存在。 某地SOR和NOR的数据如下表所示： 季节 春季 夏季 秋季 冬季 平均 SOR 0.29 0.42 0.28 0.26 0.31 NOR 0.21 0.14 0.23 0.25 0.21 (4)由上表数据可知，SOR和NOR差异最大的季节是______。 A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季 (5)结合相关化学原理推测该季节SOR较大的原因 。 【答案】(1) (2) (3)5.6 (4)B (5)夏季温度升高，气体的体积增大，有利于反应向体积减小的方向移动，SO2更有利于转化为(NH4)2SO4，而NH4NO3和HNO3加热或光照均易分解，夏天温度较高，光照充足，更有利于NH4NO3和HNO3分解，NO2含量增大 【详解】（1）和水反应生成亚硫酸、亚硫酸和氧气反应生成硫酸，反应的化学方程式 、。 （2）在水中电离为氢离子和硫酸根离子，电离方程式为； （3）酸雨是pH小于5.6的降水。 （4）由上表数据可知，SOR和NOR差异最大的季节是夏季，选B。 （5）夏季温度升高，气体的体积增大，有利于反应向体积减小的方向移动，SO2更有利于转化为(NH4)2SO4，而NH4NO3和HNO3加热或光照均易分解，夏天温度较高，光照充足，更有利于NH4NO3和HNO3分解，NO2含量增大，所以夏季季节SOR大、NOR小。 3.（24-25高一下·上海·期末）热化学碘硫循环可用于大规模制氢气。水溶液还原和分解是其中的一种方案。 具体流程如下图所示： （1）在反应器中，控制温度不超过100℃的原因是 。 （2）在分离器中，分离和的方法为 。 A．过滤 B．蒸馏 C．结晶 D．萃取 （2）水溶液还原的反应包括：，。结合题干信息，完成硫酸的电离方程式： 。 （3）将通入碘水制备的反应曲线如下图所示。图中的、微粒分别是 、 ；反应消耗的的体积是 。(折算到标准状况下)。 【答案】（1）防止温度过高时水气化且增大碘的流失 （2）B （3） （4） 22.4L 【分析】与水及在反应器中发生氧化还原反应产生硫酸和氢碘酸，在分离器中，通过蒸馏可分离硫酸和氢碘酸，氢碘酸在高温下分解产生H2和，可返回反应器中循环利用。 （1）I2易升华，且温度过高时水会变成水蒸气，则反应器中控制温度不超过100℃的原因是防止温度过高时水气化且增大碘的流失。 （2）是高沸点酸，易挥发，二者沸点相差较大，可利用蒸馏法分离和，故选B。 （3）水溶液还原的反应方程式为，而所给离子方程式为，说明二元酸硫酸第一步完全电离，第二步微弱电离，故硫酸的电离方程式为。 （4）由图可知，当时，a为1mol，b为0mol，c为3mol，当时，a为1mol，b为2mol，c为3mol，结合反应、知，为，是，c是；由硫原子守恒知，反应消耗的，则SO2的体积是(标准状况下)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $