3.3 硫循环和氮循环 第1课时（导学案）化学沪科版2020必修第一册

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 一、知识目标 1.了解自然界中硫循环和氮循环的化学过程，包括硫和氮在不同物质形态间的转化。 2.掌握不同价态硫元素和氮元素之间通过氧化还原反应实现相互转化的规律及相关反应方程式。 3.知道人类活动对硫循环和氮循环的影响。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识自然界中硫和氮的循环过程，从微观角度理解不同价态硫、氮化合物间转化的本质是氧化还原反应。 2.证据推理与模型认知：通过分析典型范例和实际循环过程，建立含硫、含氮物质转化的模型，运用模型解释相关化学现象和规律。 3.科学态度与社会责任：认识到人类活动对硫、氮循环的影响，增强环保意识和社会责任感。 一、学习重点 1.硫循环和氮循环的化学过程。 2.不同价态硫、氮元素之间的转化规律及反应。 二、学习难点 1.理解硫单质及其化合物之间“只靠拢，不交叉”“邻位价态原则”等转化规律。 2.分析人类活动对硫、氮循环的具体影响及应对措施。 一、自然界中硫循环 1.自然界中硫的存在 （1）游离态的硫主要存在于_____附近或__________中。 （2）化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中： ①动植物体内：含硫_____等； ②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿(_____)、黄铜矿(_____)等； ③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏(__________)、芒硝(__________)等； ④大气中：少量的H2S、_____、SO3等。 2.自然界中不同价态含硫物质的转化 二、氮在自然界中的循环 各过程中氮元素化合价的变化和涉及的化学反应如下： o氮气与氧气在放电条件下反应：(N2 + O2→_____)，(N)元素化合价从(0)价升高到(+2)价。 o生物固氮：(N2 →_____，(N)元素化合价从(0)价降低到(-3)价。 o氨溶于水产生铵根离子：（NH3→_____） o硝化作用：(NH4-+→ NO2- →_____)，(N)元素化合价从(-3)价升高到(+3)价，再升高到(+5)价。 o反硝化作用：(NO3-→ NO→_____)，(N)元素化合价从(+5)价降低到(+2)价，再降到(0)价。 （一）课堂导入 问题思考 看完火山喷发、工厂烟囱排烟、酸雨破坏森林和建筑物的视频后，请思考： 1.从画面中能发现与化学元素相关的线索吗？ 2.火山喷发时刺鼻的气味可能是什么物质散发出来的？ 3.工厂排放的烟雾以及酸雨的形成又和哪些元素有关呢？ （二）自然界中的硫循环 活动一：引入自然界中的硫循环 问题思考 在我们的日常生活中，有哪些地方可能会涉及到硫元素呢？ 对应训练 1.下列现象中，与硫循环无关的是（ ） A. 火山喷发产生的气体中含有二氧化硫 B. 森林火灾产生的烟雾中含有硫的氧化物 C. 植物光合作用吸收二氧化碳释放氧气 D. 化石燃料燃烧产生的废气中含有二氧化硫 2.下列关于硫在自然界中存在形式的说法，错误的是（ ） A. 以游离态存在于火山口附近 B. 以硫化物的形式存在于岩层深处 C. 以硫酸盐的形式存在于土壤中 D. 以单质硫的形式存在于海水中 活动二：探究自然界中硫的存在与转化 问题思考 1.自然界中硫有哪些存在形式？ 2.它们是如何相互转化的？ 对应训练 下列转化不能通过一步反应实现的是（ ） A. (H2S →S) B. (S →SO3) C. (SO2→ S) D. (H2SO4(浓) →SO2) 活动三：学习不同价态含硫物质的转化 问题思考 1.对于(H2S)转化为(S)（(-2)价到(0)价，硫元素化合价升高，需要氧化剂），可以选择什么试剂？写出化学方程式。 2.对于(S)转化为(H2S)（(0)价到(-2)价，硫元素化合价降低，需要还原剂），可以选择什么试剂？写出化学方程式。 对应训练 在反应(2H2S + SO2 = 3S + 2H2O)中，氧化产物和还原产物的质量比为（ ） A. 1:1 B. 2:1 C. 1:2 D. 3:2 活动四：探究含硫物质的转化规律 问题思考 1.分析(H2S)与浓H2SO4反应：(H2S + H2SO4(浓) = S+ SO2+ 2H2O)，硫元素的化合价变化遵循什么规律？ 2.分析(3S + 6NaOH=2Na2S + Na2SO3 + 3H2O)，得出什么结论？ （三）自然界中的氮循环 活动一：引入自然界中的氮循环 问题思考 在我们的生活中，有哪些现象与氮元素有关呢？ 对应训练 下列关于氮元素的说法，错误的是（ ） A. 氮是组成蛋白质和核酸的重要元素 B. 空气中氮气的含量约为(78%)（体积分数） C. 氮元素在自然界中只以游离态存在 D. 氮循环对维持生态平衡起着重要作用 活动二：探究自然界中氮循环的化学过程 问题思考 1.氮循环的主要化学过程有哪些？ 2.分析每个过程中氮元素化合价的变化和涉及的化学反应。 对应训练 下列关于氮循环中硝化作用和反硝化作用的说法，正确的是（ ） A. 硝化作用和反硝化作用都是氧化反应 B. 硝化作用和反硝化作用都需要细菌参与 C. 硝化作用是在氧气不足的条件下进行的 D. 反硝化作用是将铵根离子转化为硝酸根离子 活动三：学习含氮物质的价类二维图 问题思考 从价类二维图中可以获取哪些信息？不同价态的含氮物质之间有哪些转化关系？ 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 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 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” 一、自然界中的硫循环 1.‌硫在自然界中的循环主要包括以下几个步骤‌： （1）‌硫的释放‌：硫的释放主要通过火山喷发、化石燃料燃烧和微生物分解作用。火山喷发会释放大量的硫化氢气体，化石燃料燃烧会产生二氧化硫，微生物分解作用也会释放硫元素。 （2）‌硫在大气中的转化‌：大气中的二氧化硫一部分被绿色植物吸收，另一部分与大气中的水结合形成硫酸，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用。 （3）‌硫在土壤和水体中的转化‌：土壤和水体中的硫酸盐被生物吸收利用，构成生物细胞和组织（如蛋白质等）。动植物的遗体被微生物分解后，又将硫元素释放到土壤或大气中，形成一个完整的循环回路。 （4）‌硫在生物体内的循环‌：植物吸收硫后被动物摄食，硫元素进入动物体，人摄食含硫的植物和动物，硫又进入人体。人和动物的排泄物中含有硫，它们进入土壤，含硫的动、植物体既可能进入土壤，也有形成煤和石油的可能。 （5）‌硫的最终归宿‌：地壳、土壤或煤、石油中的硫又会进入大气，形成硫的循环。含硫化石燃料燃烧生成二氧化硫，二氧化硫在尘埃作用下被氧化为三氧化硫，溶解在雨水中形成酸雨。 （6）‌人类活动对硫循环的影响‌：人类对煤、石油、矿石的开发和利用，释放出更多的二氧化硫，破坏了自然界中硫的循环。含硫化石燃料燃烧生成的二氧化硫是形成酸雨的主要原因之一，对环境和生态系统造成严重影响。 2．实验设计：不同价态含硫物质的转化 （1）设计实验实现不同价态含硫物质的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。 （2）实验设计方案 转化目标(价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 实验结论 H2→ 二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中，生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊) SO2与H2S反应生成单质硫 O2→ O2→H2O4 二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中，溶液浅黄绿色褪去；再向溶液中滴入氯化钡溶液，产生白色沉淀 二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为SO H2O4→O2 浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物，有刺激性气味气体生成 浓硫酸被金属铜还原为SO2 二、自然界中的氮循环 （1）氮元素的存在形态 （2）自然界中氮元素的循环 （3）人类活动的影响 ①氮气NH3→含氮化合物(如铵盐、硝酸等)； ②燃烧产生的氮氧化合物参与氮的循环。 考点1 自然界中的硫循环 1．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．大气中的会形成酸雨，最终以进入地面或海洋 C．工业排放的尾气可与和反应生成 D．火山口温度过高，附近的单质硫会被直接氧化为 2．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污染的主要来源 D．海水中的硫元素主要以形式存在 3．如图所示是硫元素在自然界中的循环示意图。下列有关说法错误的是 A．硫在自然界中有多种存在形式 B．过程⑤宜在土壤的缺氧区进行 C．过程⑤中S发生还原反应 D．硫元素的循环过程中只有硫的还原 4．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 。 考点2 自然界中的氮循环 5．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4NH+5O2=2NO+6H++N2O+5H2O。 A．向海洋排放含NO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 6．自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关氮循环过程的说法中，正确的是(　　) A．固氮过程中，N2可能做还原剂 B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐 C．反硝化过程中，必须有O2的参与 D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中 7．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 8．氮在自然界中的循环如下图所示。 （1）过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_____________________，该反应中氮气显________性(填“氧化”或“还原”，下同)。 （2）过程②中能通过________的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：____________________，该反应中氮气显________性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 一、知识目标 1.了解自然界中硫循环和氮循环的化学过程，包括硫和氮在不同物质形态间的转化。 2.掌握不同价态硫元素和氮元素之间通过氧化还原反应实现相互转化的规律及相关反应方程式。 3.知道人类活动对硫循环和氮循环的影响。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识自然界中硫和氮的循环过程，从微观角度理解不同价态硫、氮化合物间转化的本质是氧化还原反应。 2.证据推理与模型认知：通过分析典型范例和实际循环过程，建立含硫、含氮物质转化的模型，运用模型解释相关化学现象和规律。 3.科学态度与社会责任：认识到人类活动对硫、氮循环的影响，增强环保意识和社会责任感。 一、学习重点 1.硫循环和氮循环的化学过程。 2.不同价态硫、氮元素之间的转化规律及反应。 二、学习难点 1.理解硫单质及其化合物之间“只靠拢，不交叉”“邻位价态原则”等转化规律。 2.分析人类活动对硫、氮循环的具体影响及应对措施。 一、自然界中硫循环 1.自然界中硫的存在 （1）游离态的硫主要存在于火山口附近或地壳的岩层中。 （2）化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中： ①动植物体内：含硫蛋白质等； ②岩层深处和海底的无氧环境中：金属硫化物，如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等； ③地表附近的富氧环境中：硫酸盐，如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等； ④大气中：少量的H2S、SO2、SO3等。 2.自然界中不同价态含硫物质的转化 二、氮在自然界中的循环 各过程中氮元素化合价的变化和涉及的化学反应如下： o氮气与氧气在放电条件下反应：(N2 + O2→NO)，(N)元素化合价从(0)价升高到(+2)价。 o生物固氮：(N2 →NH3)，(N)元素化合价从(0)价降低到(-3)价。 o氨溶于水产生铵根离子：（NH3→NH4-） o硝化作用：(NH4-+→ NO2- → NO3-)，(N)元素化合价从(-3)价升高到(+3)价，再升高到(+5)价。 o反硝化作用：(NO3-→ NO→N2)，(N)元素化合价从(+5)价降低到(+2)价，再降到(0)价。 （一）课堂导入 问题思考 看完火山喷发、工厂烟囱排烟、酸雨破坏森林和建筑物的视频后，请思考： 1.从画面中能发现与化学元素相关的线索吗？ 2.火山喷发时刺鼻的气味可能是什么物质散发出来的？ 3.工厂排放的烟雾以及酸雨的形成又和哪些元素有关呢？ 答案 1.视频中火山喷发、工厂排烟和酸雨现象与硫和氮元素相关。 2.火山喷发时刺鼻的气味可能是二氧化硫等含硫气体散发出来的。 3.工厂排放的烟雾中含有氮氧化物和硫氧化物，酸雨的形成与硫和氮元素的氧化物有关，这些氧化物在大气中经过一系列化学反应，最终可能形成酸雨。 （二）自然界中的硫循环 活动一：引入自然界中的硫循环 问题思考 在我们的日常生活中，有哪些地方可能会涉及到硫元素呢？ 答案 可能会提到火山爆发、化石燃料的燃烧、一些含硫的矿石等。 对应训练 1.下列现象中，与硫循环无关的是（ ） A. 火山喷发产生的气体中含有二氧化硫 B. 森林火灾产生的烟雾中含有硫的氧化物 C. 植物光合作用吸收二氧化碳释放氧气 D. 化石燃料燃烧产生的废气中含有二氧化硫 答案 C 解析 植物光合作用吸收二氧化碳释放氧气，这是碳循环和氧循环的一部分，与硫循环无关。而火山喷发、森林火灾和化石燃料燃烧都会涉及到硫元素的转化和释放，与硫循环有关。 2.下列关于硫在自然界中存在形式的说法，错误的是（ ） A. 以游离态存在于火山口附近 B. 以硫化物的形式存在于岩层深处 C. 以硫酸盐的形式存在于土壤中 D. 以单质硫的形式存在于海水中 答案 D 解析 海水中的硫元素主要以硫酸根离子的形式存在，而不是单质硫。硫在自然界中可以以游离态存在于火山口附近，以硫化物形式存在于岩层深处，以硫酸盐形式存在于土壤中。 活动二：探究自然界中硫的存在与转化 问题思考 1.自然界中硫有哪些存在形式？ 2.它们是如何相互转化的？ 答案 1.硫在自然界中的存在形式有单质硫、含硫矿物（如黄铁矿、雌黄、雄黄、辰砂等）、二氧化硫、亚硫酸、硫酸以及各种硫酸盐（如石膏、芒硝等）。 2.部分硫在光照、(H_2O)、(O_2)的作用下氧化为(SO_2)，进一步氧化为(H_2SO_3)和(H_2SO_4)；(S)与(H_2)反应生成(H_2S)；含硫矿物在地下受空气中氧气和水等作用，会发生一系列变化；微生物可以将某些含硫物质还原等。相同价态的不同含硫化合物间可以通过酸碱反应规律联系在一起，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氧化还原反应规律联系在一起的，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。 对应训练 下列转化不能通过一步反应实现的是（ ） A. (H2S →S) B. (S →SO3) C. (SO2→ S) D. (H2SO4(浓) →SO2) 答案 B 活动三：学习不同价态含硫物质的转化 问题思考 1.对于(H2S)转化为(S)（(-2)价到(0)价，硫元素化合价升高，需要氧化剂），可以选择什么试剂？写出化学方程式。 2.对于(S)转化为(H2S)（(0)价到(-2)价，硫元素化合价降低，需要还原剂），可以选择什么试剂？写出化学方程式。 答案 1.可以选择不足量的(O2)，化学方程式为(2H2S + O2(不足) = 2S + 2H2O)。 2.可以选择(H2)，化学方程式为(S + H2=====H2S)。 对应训练 在反应(2H2S + SO2 = 3S + 2H2O)中，氧化产物和还原产物的质量比为（ ） A. 1:1 B. 2:1 C. 1:2 D. 3:2 答案 B 解析 在该反应中，(H2S)中的硫元素化合价从(-2)价升高到(0)价，被氧化，生成的(S)为氧化产物；(SO2)中的硫元素化合价从(+4)价降低到(0)价，被还原，生成的(S)为还原产物。根据化学计量数可知，氧化产物和还原产物的物质的量之比为(2:1)，由于它们都是(S)，摩尔质量相同，所以质量比也为(2:1)。 活动四：探究含硫物质的转化规律 问题思考 1.分析(H2S)与浓H2SO4反应：(H2S + H2SO4(浓) = S+ SO2+ 2H2O)，硫元素的化合价变化遵循什么规律？ 2.分析(3S + 6NaOH=2Na2S + Na2SO3 + 3H2O)，得出什么结论？ 答案 1.硫元素的化合价变化遵循“只靠拢，不交叉”的规律，即(H2S)中(-2)价的硫和浓(H2SO4)中(+6)价的硫反应时，只能转化为中间价态（(0)价和(+4)价），不可能交叉。 2.得出(S)能发生自身氧化还原反应（歧化反应），在反应时分别升至和降至与其相邻的价态，遵循“邻位价态原则”。 （三）自然界中的氮循环 活动一：引入自然界中的氮循环 问题思考 在我们的生活中，有哪些现象与氮元素有关呢？ 答案 可能会提到植物的生长需要氮肥、雷雨天气对庄稼的影响、汽车尾气中含有氮的氧化物等。 对应训练 下列关于氮元素的说法，错误的是（ ） A. 氮是组成蛋白质和核酸的重要元素 B. 空气中氮气的含量约为(78%)（体积分数） C. 氮元素在自然界中只以游离态存在 D. 氮循环对维持生态平衡起着重要作用 答案 C 解析 氮元素在自然界中既可以以游离态（如空气中的氮气）存在，也可以以化合态（如铵盐、硝酸盐等）存在。氮是组成蛋白质和核酸的重要元素，空气中氮气的含量约为(78%)（体积分数），氮循环对维持生态平衡起着重要作用。 活动二：探究自然界中氮循环的化学过程 问题思考 1.氮循环的主要化学过程有哪些？ 2.分析每个过程中氮元素化合价的变化和涉及的化学反应。 答案 1.氮循环的主要化学过程包括：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；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；铵根离子经土壤中细菌的作用转化为硝酸根离子（硝化作用）；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，从土壤中释放出来（反硝化作用）。 2.各过程中氮元素化合价的变化和涉及的化学反应如下： o氮气与氧气在放电条件下反应：(N_2 + O_22NO)，(N)元素化合价从(0)价升高到(+2)价。 o生物固氮：(N_2 NH_3)，(N)元素化合价从(0)价降低到(-3)价。 o硝化作用：(NH_4^+ NO_2^- NO_3^-)，(N)元素化合价从(-3)价升高到(+3)价，再升高到(+5)价。 o反硝化作用：(NO_3^- N_2)，(N)元素化合价从(+5)价降低到(0)价。 对应训练 下列关于氮循环中硝化作用和反硝化作用的说法，正确的是（ ） A. 硝化作用和反硝化作用都是氧化反应 B. 硝化作用和反硝化作用都需要细菌参与 C. 硝化作用是在氧气不足的条件下进行的 D. 反硝化作用是将铵根离子转化为硝酸根离子 答案 B 解析 硝化作用是铵根离子被氧化为硝酸根离子的过程，是氧化反应；反硝化作用是硝酸根离子被还原为氮气的过程，是还原反应，A选项错误。硝化作用和反硝化作用都需要细菌参与，B选项正确。硝化作用需要在有氧的条件下进行，C选项错误。反硝化作用是将硝酸根离子转化为氮气，D选项错误。 活动三：学习含氮物质的价类二维图 问题思考 从价类二维图中可以获取哪些信息？不同价态的含氮物质之间有哪些转化关系？ 答案 观察价类二维图，可以总结出含氮物质的分类（氢化物、单质、氧化物、酸、碱、盐），以及不同价态含氮物质的具体物质。不同价态的含氮物质之间可以通过氧化还原反应实现转化，如(N2)与(O2)在放电条件下反应生成(NO)，(NO)进一步氧化为(NO2)，(NO2)与水反应生成(HNO3)和(NO)等。 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 【答案】B 【解析】A选项，火山喷发、森林火灾时，一些含硫物质会发生燃烧等反应，从而产生SO₂，该说法正确；B选项，从硫循环过程来看，部分硫转化为SO₂后，在光照、H₂O、O₂作用下会氧化为H₂SO₃、H₂SO₄等，说明氢、氧两种元素参与了硫的循环，该说法错误；C选项，工厂产生的烟气中含有的二氧化硫等硫氧化物会污染大气，经脱硫处理后再排放可减少对环境的污染，该说法正确；D选项，硫元素在不同价态含硫物质之间转化时，如H₂S转化为S、SO₂等，存在化合价的变化，涉及氧化还原反应，该说法正确。所以答案选B。 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 【答案】A 【解析】假设这里a为H₂S，b为SO₂，c为SO₃，d为H₂SO₄。A选项，虽然SO₂有还原性，但浓硫酸与SO₂不发生反应，能用浓硫酸干燥SO₂，该说法错误；B选项，常温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化，在铁表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，该说法正确；C选项，H₂S和SO₂会发生归中反应生成单质硫，化学方程式为2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O，该说法正确；D选项，工业生产中，SO₂转化为SO₃的反应在接触室中进行，使用催化剂并加热，该说法正确。所以答案选A。 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” 【答案】A 【解析】A选项，工业上生产硝酸是通过氨的催化氧化等一系列反应，而不是模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程（N₂和O₂在放电条件下反应生成NO），该说法错误；B选项，自然固氮（如生物固氮、雷电固氮）和人工固氮（如合成氨）都是将游离态的N₂转化为化合态的含氮化合物，该说法正确；C选项，氨气可以用于制备氮肥（如氯化铵、硝酸铵等），也可用于侯氏制碱法制备纯碱，该说法正确；D选项，自然界中氮元素在氮气、铵根离子、硝酸根离子等多种形态的氮及其化合物间不断转化，形成了氮循环，该说法正确。所以答案选A。 一、自然界中的硫循环 1.‌硫在自然界中的循环主要包括以下几个步骤‌： （1）‌硫的释放‌：硫的释放主要通过火山喷发、化石燃料燃烧和微生物分解作用。火山喷发会释放大量的硫化氢气体，化石燃料燃烧会产生二氧化硫，微生物分解作用也会释放硫元素。 （2）‌硫在大气中的转化‌：大气中的二氧化硫一部分被绿色植物吸收，另一部分与大气中的水结合形成硫酸，随降水落入土壤或水体中，以硫酸盐的形式被植物吸收，转变成蛋白质等有机物，进而被各级消费者所利用。 （3）‌硫在土壤和水体中的转化‌：土壤和水体中的硫酸盐被生物吸收利用，构成生物细胞和组织（如蛋白质等）。动植物的遗体被微生物分解后，又将硫元素释放到土壤或大气中，形成一个完整的循环回路。 （4）‌硫在生物体内的循环‌：植物吸收硫后被动物摄食，硫元素进入动物体，人摄食含硫的植物和动物，硫又进入人体。人和动物的排泄物中含有硫，它们进入土壤，含硫的动、植物体既可能进入土壤，也有形成煤和石油的可能。 （5）‌硫的最终归宿‌：地壳、土壤或煤、石油中的硫又会进入大气，形成硫的循环。含硫化石燃料燃烧生成二氧化硫，二氧化硫在尘埃作用下被氧化为三氧化硫，溶解在雨水中形成酸雨。 （6）‌人类活动对硫循环的影响‌：人类对煤、石油、矿石的开发和利用，释放出更多的二氧化硫，破坏了自然界中硫的循环。含硫化石燃料燃烧生成的二氧化硫是形成酸雨的主要原因之一，对环境和生态系统造成严重影响。 2．实验设计：不同价态含硫物质的转化 （1）设计实验实现不同价态含硫物质的转化，遵循的原则是科学性、可行性、安全性和绿色化。 （2）实验设计方案 转化目标(价态变化) 选择试剂 实验操作和现象 实验结论 H2→ 二氧化硫、硫化氢、蒸馏水 将H2S和SO2通入水中，生成淡黄色沉淀(或溶液变浑浊) SO2与H2S反应生成单质硫 O2→ O2→H2O4 二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液 将SO2通入新制氯水中，溶液浅黄绿色褪去；再向溶液中滴入氯化钡溶液，产生白色沉淀 二氧化硫在水中能被强氧化剂氧化为SO H2O4→O2 浓硫酸、铜片 加热铜片和浓硫酸的混合物，有刺激性气味气体生成 浓硫酸被金属铜还原为SO2 二、自然界中的氮循环 （1）氮元素的存在形态 （2）自然界中氮元素的循环 （3）人类活动的影响 ①氮气NH3→含氮化合物(如铵盐、硝酸等)； ②燃烧产生的氮氧化合物参与氮的循环。 考点1 自然界中的硫循环 1．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．大气中的会形成酸雨，最终以进入地面或海洋 C．工业排放的尾气可与和反应生成 D．火山口温度过高，附近的单质硫会被直接氧化为 【答案】D 【解析】A．硫在地球的地壳、地幔、大气和海洋中都有分布，其中以地壳中的硫化物和硫酸盐矿物最为丰富，故A项正确；B．大气中的SO2会形成酸雨，二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸被氧气氧化为硫酸，因此最终以H2SO4进入地面或海洋，故B项正确；C．工业排放的SO2尾气可与CaO和O2反应生成CaSO4，因此常用氧化钙处理工业排放的SO2尾气，故C项正确；D．单质硫与O2反应只能变为SO2，SO2和O2在催化剂、加热条件下反应生成SO3，故D项错误；故答案选D。 2．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污染的主要来源 D．海水中的硫元素主要以形式存在 【答案】D 【解析】A．有些蛋白质中含有S元素，如胰岛素，A正确；B．地壳中常见含有硫元素的物质有：①硫酸盐：重晶石BaSO4、芒硝Na2SO4·10H2O；②硫化物：硫铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、闪锌矿ZnS等，B正确；C．化石燃料中硫元素燃烧后生成SO2，含硫矿物冶炼会产生大量SO2，C正确；D．由粗盐中含有杂质，知海水中硫酸素主要以硫酸根形式存在，D错误；故答案选D。 3．如图所示是硫元素在自然界中的循环示意图。下列有关说法错误的是 A．硫在自然界中有多种存在形式 B．过程⑤宜在土壤的缺氧区进行 C．过程⑤中S发生还原反应 D．硫元素的循环过程中只有硫的还原 【答案】D 【解析】A．由图知硫在自然界中有硫单质、硫酸盐、硫化氢等多种存在形式，A正确；B．在土壤缺氧的条件下可实现⑤的转化，若在富氧区，转化呈的硫化氢会与氧气反应，转化不成立，B正确；C．过程⑥中硫元素化合价降低，由0价降为-2价，发生还原反应，C正确；D．题图循环过程中①、②均为硫的氧化，D错误；答案选D。 4．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 【解析】（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。 考点2 自然界中的氮循环 5．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4NH+5O2=2NO+6H++N2O+5H2O。 A．向海洋排放含NO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 【答案】A 【解析】A．向海洋排放含NO的废水，硝酸根离子浓度增大，反硝化作用增强，破坏原有的化学平衡和生态平衡，可能会影响海洋中氮的循环，故A正确；B．氮的固定是游离态的氮变为化合态的氮，①不属于氮的固定，②是氮的固定，故B错误；C．反硝化作用：反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程，不一定有氧参加，故C错误；D．根据4NH+5O2=2NO+6H++N2O+5H2O，氮元素化合价-3价变化为+1价和+3价，氧元素化合价0价变化为-2价，电子转移总数20e-，生成 1molH2O 共转移4mol e-，故D错误；答案选A。 6．自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关氮循环过程的说法中，正确的是(　　) A．固氮过程中，N2可能做还原剂 B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐 C．反硝化过程中，必须有O2的参与 D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中 【答案】A　 【解析】A.由图可知，固氮过程中，氮气转化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氮元素的化合价升高被氧化，氮气为还原剂，故A正确；B.氨气属于气态氢化物，不属于盐，故B错误；C.由图可知，反硝化过程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氮气，氮元素的化合价降低被还原，应有还原剂参与，不可能有氧气参与，故C错误；D.由图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机物中，故D错误；故选A。 7．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 【答案】D 【解析】A．在工业上是用氨催化氧化方法制取硝酸，路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径，A正确；B．雷电固氮就是空气中的N2与O2在放电作用下反应产生NO，NO被O2氧化产生NO2，NO2被水吸收得到硝酸，故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径，B正确；C．在上述标号反应中都存在N元素化合价的变化，因此都是氧化还原反应，C正确；D．氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO，无法一步得到二氧化氮，D错误；故选D。 8．氮在自然界中的循环如下图所示。 （1）过程①称为________，写出合成氨反应的化学方程式：_____________________，该反应中氮气显________性(填“氧化”或“还原”，下同)。 （2）过程②中能通过________的作用将空气中的氮气固定下来，写出③中固氮反应的化学方程式：____________________，该反应中氮气显________性。 【答案】（1）人工固氮　N2＋3H22NH3　氧化 （2）豆科植物根瘤菌　N2＋O22NO　还原 / 学科网（北京）股份有限公司 $