3.3 硫循环和氮循环 第1课时（教学课件） 化学沪科版必修第一册

该高中化学课件聚焦自然界中硫循环和氮循环的化学过程，通过“知识导航”和“学习目标”明确方向，以价类二维图、转化规律总结为支架，联系元素化合物知识，帮助学生构建硫、氮元素价态与物质类别的系统认知。 其亮点在于运用价类二维图（科学思维的模型建构）和典型范例分析（科学探究与实践），如硫的-2到+6价转化规律及氮的固定过程，结合氧化还原反应原理（化学观念的物质转化）。通过技能实战题强化应用，学生能深化元素观和转化观，教师可依托结构化内容提升教学效率。

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 沪科版2020必修第一册 自然界中的氮循环 2 自然界中的硫循环 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1.了解硫循环和氮循环的化学过程； 2.知道人类活动对硫循环和氮循环的影响。 自然界中的硫循环 引·新课导入 01 自然界中的硫循环 部分硫 SO2 光照、H2O、O2 氧化 H2SO3 H2SO4 S H2S 微生物 还原 SO3 地表 H2S 大气 火山爆发 与砷、铁、汞等元素化合 受空气中氧气和水等作用 地下 石膏(CaSO4•2H2O)、芒硝(Na2SO4•10H2O) 黄铁矿 雌黄 雄黄 辰砂 FeS2 As2S3 As4S4 HgS 含硫 矿物 自然界中的硫循环 自然界中硫的存在与转化 探·知识奥秘 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的。如： 从左到右的转化，加入碱可以实现； 从右到左的转化，加入酸可以实现 不同价态的含硫化合物间是通过什么反应规律联系在一起的? 自然界中的硫循环 含硫物质的转化 探·知识奥秘 8 1.不同价态硫元素的转化与性质 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。 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。 -2 S 0 S +4 S +6 S FeS H2S Na2S HgS S SO2 H2SO3 Na2SO3 SO3 H2SO4 Na2SO4 CuSO4 BaSO4 氧化剂 氧化剂 氧化剂 还原剂 还原剂 还原剂 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 2.不同价态含硫物质的转化 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 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 不同价态硫元素的转化,可通过氧化还原反应实现 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。 自然界中的硫循环 微点拨 探·知识奥秘 硫单质及其化合物之间的转化规律 规律一：只靠拢，不交叉 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 -2 S 0 SO2 +4 +6 SO3、H2SO4 被氧化 被还原 H2S ①S和S发生氧化还原反应时，只能转化为中间价态，不可能交叉 -2 +6 H2SO4(浓) H2S＋ S↓＋ SO2↑ ＋H2O 升高2价 降低2价 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 规律一：只靠拢，不交叉 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 -2 S 0 SO2 +4 +6 SO3、H2SO4 被氧化 被还原 H2S ②相邻价态的两物质间不发生氧化还原反应 ③含硫物质典型的归中反应 如：S和H2S、 S和SO2， SO2和H2SO4 之间均不发生氧化还原反应。 2H2S + SO2 3S+ 2H2O 2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 3Na2SO4+ 3S↓+ 3H2O 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 规律二：邻位价态原则 ① S处于硫元素的最低价态，只有还原性。它与氧化剂反应，一般会升至相邻的价态。 0 H2S+2FeCl3 2HCl+2FeCl2+S↓ 0 -2 3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O 0 -2 +4 ②S能发生自身氧化还原反应(即歧化反应)，在反应时分别升至和降至与其相邻的价态。 0 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 规律二：邻位价态原则 ③S和S处于中间价态，既有氧化性又有还原性。与弱氧化剂作用时，被氧化成相邻的高价态；与弱还原剂作用时，被还原成相邻的低价态。 0 +4 S SO2 SO3 H2S O2 (不足) H2S O2 O2 H2() 或NO2 0 +4 +6 -2 ④S 处于硫元素的最高价态，只有氧化性。遇到还原剂时，一般降至相邻的价态。 +6 Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O +6 +4 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 规律三：含硫物质的连续氧化规律 硫 元素 H2S SO2 SO3 H2SO4 足量O2 O2 H2O S SO2 SO3 H2SO4 O2 O2 H2O 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 含硫物质的价类二维图 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 C 1.下列说法不正确的是(　　) A.大气中的硫元素经一系列变化转化为H2SO3、H2SO4,以酸雨的形式进入土壤 B.在岩层深处及海底的无氧环境下,硫元素通常以硫化物的形式存在 C.火山口附近游离态的硫单质在氧气中燃烧直接生成SO3进入大气循环 D.海水中的硫元素主要以硫酸根离子形式存在 析·典型范例 19 B 析·典型范例 20 D 3.硫在自然界中的循环过程如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．硫是组成某些蛋白质的生命元素 B．地壳中化合态的硫主要以硫化物和硫酸盐的形式存在 C．化石燃料的燃烧以及含硫矿物的冶炼是大气SO2污染的主要来源 D．海水中的硫元素主要以S2-形式存在 析·典型范例 21 02 氮的固定 自然界中的氮循环 自然界中的氮循环示意图 探·知识奥秘 氮循环是自然界中又一种重要的物质循环方式，其主要的化学过程如下： 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。 自然界中，通过这种固氮所形成的含氮化合物很少，大部分是来自生物固氮。生物固氮酶将空气中的氮气还原为氨，氨溶于水后产生铵根离子，被植物吸收。 自然界中的硫循环 自然界中的氮循环化学过程 探·知识奥秘 铵根离子经土壤中细菌的作用转化为硝酸根离子，这种氧化过程称为硝化作用。硝酸根离子是可被植物吸收的另一种形态。 在氧气不足的条件下，土壤中的细菌又将硝酸根转化为氮气，且从土壤中释放出来。这是硝酸根在土壤中的细菌作用下被还原的过程，称为反硝化作用。 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 图中序号所代表反应的化学方程式为 自然界中的硫循环 氮及其化合物之间的相互转化 探·知识奥秘 自然界中的硫循环 探·知识奥秘 物质分类 化合价 氢化物 单质 氧化物 酸 碱 盐 +5 +4 +3 +2 0 -3 NH3 NH4+ N2 N2O3 N2O4/NO2 N2O5 NO HNO3 HNO2 NH3∙H2O NO-3 NO-2 自然界中的硫循环 含氮物质的价类二维图 探·知识奥秘 1.氮及其化合物的转化关系如图所示： 则下列说法不正确的是 A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 D 析·典型范例 2.氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用如图表示，下列说法正确的是 已知：反应④的离子方程式为4NH4++5O2=2NO2-+6H++N2O+5H2O A．向海洋排放含NO3-的废水可能影响海洋中氮的循环 B．①②均属于固氮反应 C．海洋中的反硝化作用一定有氧气参加 D．反应④中每生成1molH2O，共转移2mol电子 A 析·典型范例 3.3 硫循环和氮循环 第1课时 自然界中的氮循环 氮循环的主要化学过程 氮循环对生物和人类活动的意义 理·核心要点 自然界中的硫循环 硫循环的基本过程 人类活动对硫循环的重要影响 含硫物质的转化 含氮物质的转化 1.硫在自然界的循环过程如图所示。下列说法中，不正确的是(　　) A．火山喷发、森林火灾会产生SO2 B．氢、氧两种元素没有参与硫的循环 C．工厂产生的烟气应经脱硫处理后再排放 D．硫在自然界的循环过程中，涉及了氧化 还原反应 B 练·技能实战 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摸型对硫及其化合物的性质进行推测验证。以下说法中不正确的是 A．因b有强还原性，所以不能用d的浓溶液干燥 B．常温下，Fe在d的浓溶液中钝化 C．a和b可发生反应生成单质硫 D．工业生产中，b转化为c的反应在接触室中进行 A 练·技能实战 3.氮及其化合物的转化具有重要应用，下列说法不正确的是 A．工业上模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程生产HNO3 B．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为含氮化合物 C．氨气是重要的工业原料，可用于制备化肥和纯碱等大宗化学品 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” A 练·技能实战 D 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020必修第一册 ①N2+3H22NH3 ②N2+O22NO ③4NH3+5O24NO+6H2O ④2NO+O22NO2 ⑤3NO2+H2O2HNO3+NO ⑥HNO3+NH3NH4NO3 ⑦3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑧Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O $