第03講5.3不同價態含硫物質的轉化（含答案）-2024年高中化學同步精品講義（必修二）第3課時不同價態含硫物質的轉化1．了解含硫物質在自然界中的存在與轉化，熟悉自然界中常見的含硫物質的類別及硫元素的化合價。2．根據硫元素化合價會分析含硫物質的性質，并能設計實驗實現不同價態含硫物質的相互轉化一、自然界中硫的存在和轉化1．自然界中硫的存在(1)游離態的硫主要存在于________附近或________________中。(2)化合態的硫廣泛存在于動植物體內和海洋、大氣、地殼中：①動植物體內：含硫蛋白質等；②巖層深處和海底的無氧環境中：金屬硫化物，如黃鐵礦(________)、黃銅礦(________)等；③地表附近的富氧環境中：硫酸鹽，如石膏(____________)、芒硝(____________)等；④大氣中：少量的H2S、________、SO3等。2．自然界中不同價態含硫物質的轉化二、實驗探究不同價態含硫物質的轉化1．硫的價－類二維圖(1)硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關系(2)硫元素常見的化合價有________________價，可以通過___________反應實現不同價態含硫物質的相互轉化。2．實驗設計：不同價態含硫物質的轉化(1)設計實驗實現不同價態含硫物質的轉化，遵循的原則是科學性、可行性、安全性和綠色化。(2)實驗設計方案轉化目標(價態變化)選擇試劑實驗操作和現象實驗結論H2eq\o(S,\s\up6(－2))→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2?問題一自然界中硫的存在和轉化【典例1】硫在自然界中的循環過程如圖所示，下列說法不正確的是()A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素B．大氣中的二氧化硫只來源于火山噴發產生的氣體C．地殼中的硫元素常以硫化物和硫酸鹽的形式存在D．動植物遺體被微生物分解后，可產生SOeq\o\al(2－,4)和SO2【變式練1-1】硫在自然界的循環過程如圖所示。下列說法中，不正確的是()A．火山噴發、森林火災會產生SO2B．氫、氧兩種元素沒有參與硫的循環C．工廠產生的煙氣應經脫硫處理后再排放D．硫在自然界的循環過程中，涉及了氧化還原反應【變式練1-2】如圖是硫元素在自然界中的循環示意圖，下列說法不正確的是()A．硫在自然界中只有游離態B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脫硫C．硫具有弱氧化性，和變價金屬反應，通常生成低價態金屬硫化物D．氫硫酸是弱酸，能與堿、堿性氧化物反應?問題二不同價態含硫物質的轉化【典例2】硫及其化合物的“價—類”二維圖體現了化學變化之美。下列有關說法正確的是()A．燃煤時為減少X的排放，可在煤中添加石灰石B．X有漂白性，可使石蕊溶液先變紅后褪色C．Z與鐵反應時，Z的濃度越大，反應速度越快D．N可由其相應單質直接化合生成【歸納小結】硫及其化合物間的轉化規律(1)在硫元素的不同價態中，eq\o(S,\s\up6(－2))是硫元素的最低價態，只有還原性；eq\o(S,\s\up6(＋6))是硫元素的最高價態，只有氧化性；eq\o(S,\s\up6(0))、eq\o(S,\s\up6(＋4))是硫元素的中間價態，既有氧化性又有還原性。(2)當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態。(3)當遇到強氧化劑或強還原劑時，硫元素的化合價可能發生“跳位”變化。例如：H2S＋3H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))4SO2↑＋4H2O，8HI＋H2SO4(濃)=H2S↑＋4I2＋4H2O。(4)硫元素的相鄰價態之間一般不會發生氧化還原反應，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用濃硫酸干燥SO2氣體。(5)連續氧化關系：H2Seq\o(→,\s\up7(O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→,\s\up7(O2))SO3。(6)通過非氧化還原反應實現含相同價態硫元素的物質之間的轉化：③SO3eq\o(,\s\up7(H2O))H2SO4—→Na2SO4【變式練2-1】Na2SO3中＋4價的硫既有氧化性又有還原性。從以下試劑中選擇合適試劑驗證上述性質。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液。性質還原性氧化性試劑現象反應的離子方程式【變式練2-2】物質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的重要視角。如圖是硫及其化合物的價—類二維圖。下列說法不正確的是()A．圖中由d轉化為e需加入氧化劑B．將a與c混合，可生成淡黃色固體C．將c通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，體現了c的漂白性D．實驗室常用f和70%的H2SO4反應制取c【基礎強化】1．下列說法不正確的是()A．硫是一種黃色的難溶于水的晶體B．硫的化合物常存在于火山噴出的氣體中和礦泉水里C．硫易燃燒，其燃燒產物是大氣污染物之一D．硫在空氣中的燃燒產物是二氧化硫，在純氧中的燃燒產物是三氧化硫2．下列有關硫及其化合物的說法正確的是()A．SO2、H2SO3均具有還原性，故濃H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B．H2S與濃H2SO4在不同的條件下反應的氧化產物只能是SO2C．單質eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))鹽，能按照上述轉化關系直接轉化的可以是硫元素D．硫黃制備硫酸經歷兩步：Seq\o(→,\s\up7(O2/點燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO43．下列關于不同價態含硫物質的轉化實驗中，硫元素的化合價變化合理的是()A．圖Ⅰ：0價→＋2價 B．圖Ⅱ：0價→＋6價C．圖Ⅲ：＋4價→＋6價 D．圖Ⅳ：＋6價→＋4價4．下列關于SO2和SO3的敘述正確的是()A．它們中的硫元素均可在有的反應中顯氧化性，有的反應中顯還原性B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于稀鹽酸的白色沉淀C．常溫下，它們均可以使品紅溶液褪色D．都屬于酸性氧化物，溶于水都生成酸5．如圖所示是某一短周期元素的“價—類二維圖”。圖中箭頭表示物質間的轉化均能一步完成，a、g的焰色均為黃色。下列說法錯誤的是()A．x為O2，y為H2OB．c為S，e為SO3C．f的稀溶液具有強氧化性D．反應a→b的離子方程式可能是S2－＋2H＋=H2S↑6．已知S2－＋Cl2=2Cl－＋S↓，下列說法正確的是()A．Cl2是氧化劑 B．氧化性：S>Cl2C．還原性：S2－<Cl－ D．該離子方程式可以表示硫化氫溶液與氯氣的反應7．雙堿法脫硫過程如圖所示，下列說法錯誤的是()A．過程Ⅰ中，SO2未被氧化B．雙堿法脫硫過程中，Ca(OH)2可以循環利用C．過程Ⅱ中，1molO2可氧化2molNa2SO3D．總反應為2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O8．硫元素的幾種化合物及其單質存在下列轉化關系(反應條件省略)。濃H2SO4eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(②))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(S),\s\do5(③))Na2S2O3eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(④))S下列判斷不正確的是()A．反應①中氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1B．反應②表明SO2具有酸性氧化物的性質C．反應③屬于四大基本反應類型中的化合反應D．反應④中稀H2SO4作氧化劑9．在通常情況下，A為固態單質。根據如圖轉化關系，回答下列問題：(1)寫出A～E的化學式：A．__________；B．__________；C．____________；D．____________；E．____________。(2)寫出下列反應的化學方程式：①E→C：____________________________________；②C→D：____________________________________；③B→C：_____________________________________。10．某工業煙氣中含有CO、CO2、N2、SO2等氣體，用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的過程如圖所示。(1)SO2的濃度：Ⅰ________(填“＞”或“＜”)Ⅱ。(2)圖示過程中可以循環利用的物質是_______________(填化學式)。(3)上述吸收過程中發生的主要反應的化學方程式是_________________________________。(4)解吸過程需要加熱，在這個過程中常伴有少量SOeq\o\al(2－,4)產生。①證明產物中含SOeq\o\al(2－,4)的實驗方法是：取少量解吸后的溶液，____________________________________________________________________________________________(填操作和現象)。②產生SOeq\o\al(2－,4)的原因是________________________________________________。【能力提升】1．青礬，又名綠礬、皂礬，在中國古代被用于醫藥、陶瓷生產中。《金石類》中記載“青礬燒之赤色，氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛”，《景德鎮陶錄》中記載：“礬紅釉，用青礬煉紅加鉛粉、廣膠合成”。下列說法不正確的是()A．青礬主要成分是FeSO4·7H2OB．“赤色”“煉紅”可能指分解產生了Fe3O4C．“氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛”可能指產生了SO2、SO3氣體D．青礬分解過程發生的是氧化還原反應2．灼燒綠礬的化學方程式為2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。將綠礬灼燒后生成的氣體通入下圖裝置，下列敘述不正確的是()A．①中棉團顏色褪去B．②中棉團顏色褪去，體現了SO2的還原性C．③中同時有BaSO3和BaSO4生成D．④中可發生反應：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O3．硫化氫的轉化是資源利用和環境保護的重要研究課題。將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其轉化如圖所示(CuS不溶于水)。下列說法中不正確的是()A．過程①中，生成CuS的反應為H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋B．過程②中，Fe3＋作氧化劑C．回收S的總反應為2H2S＋O2=2H2O＋2SD．過程③中，各元素化合價均未改變4．在實驗室進行鐵粉和硫粉混合加熱的實驗，產物又進行了系列實驗，流程如圖。下列說法正確的是()A．氣體A和D含有同一物質，且均為氧化產物B．硫元素至少參加了2個氧化還原反應C．沉淀F可以和NaOH溶液在加熱的條件下反應D．若固體B中加濃硫酸，發生反應時被氧化的和被還原的均為同一種元素5．物質的類別和元素的化合價是研究物質性質的兩個重要角度。回答下列問題：Ⅰ.硫元素在不同價態之間的轉化為：SO2eq\o(→,\s\up7(反應①))Na2SO3溶液eq\o(→,\s\up7(反應②))Na2S2O3溶液(1)“反應①”常使用NaOH溶液，該轉化說明SO2的類別屬于________________。(2)欲制備Na2S2O3，從氧化還原的角度分析，“反應②”合理的是__________(填字母)。a．Na2SO3＋Na2SO4b．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2S2O5Ⅱ.某實驗小組用銅片與濃硫酸反應并驗證SO2性質的實驗裝置如圖。(3)裝置A用于驗證SO2的________性，裝置D的作用是____________________________。(4)裝置B的現象為________________，裝置C中反應的離子方程式為__________________________。(5)若用裝置乙代替裝置甲，裝置乙的優點是___________________________(任寫一點)。(6)將28.8g的銅片加入到25mL18mol·L－1的硫酸中并加熱，被還原的硫酸的物質的量為______(填字母)。A．大于0.225molB．等于0.225molC．小于0.225molD．在0.225mol和0.45mol之間第二節氮及其化合物第1課時氮氣和氮氧化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循環。2．了解氮氣的主要化學性質。3．認識氮氧化物的性質與轉化。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的原子結構和性質(1)氮元素的原子結構氮元素位于元素周期表的第_____周期第______族，氮原子最外層有_____個電子，既不容易得到_____個電子，也不容易失去_____個電子。氮原子一般通過_______________與其他原子相互結合構成物質。(2)氮元素在自然界中的存在①游離態：主要以_________的形式存在于空氣中，約占78%（體積分數）。②化合態：存在于動植物體內的_________中，土壤、海洋的_________鹽和_________鹽中。2．氮氣的性質(1)物理性質通常情況下，氮氣是_________、_________的氣體，密度比空氣的_________，_________溶于水。(2)化學性質氮分子內兩個氮原子間以__________________結合，斷開該化學鍵需要_________的能量，所以氮氣的化學性質很_________，通常情況下_________與其他物質發生化學反應，但在_________、_________等條件下，氮氣也可以與鎂、氧氣、氫氣等物質發生化合反應。寫出氮氣與下列物質反應的化學方程式。①金屬鎂：____________________________________，氮氣表現_________性；②氫氣：____________________________________，氮氣表現_________性；③氧氣：____________________________________，氮氣表現_________性。(3)用途①氮氣常用作保護氣，如焊接金屬、填充燈泡、保存食品等。②氮氣是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷劑，應用于醫學、科技等領域。3．氮的固定(1)含義：將大氣中_________的氮轉化為_____________的過程。(2)分類：①自然固氮：大自然通過_________釋放能量將氮氣轉化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過豆科植物的_________將氮氣轉化為氨（生物固氮）。②人工固氮：工業合成氨。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性質氧化物顏色狀態氣味水溶性NO氣態NO2氣態2．一氧化氮、二氧化氮的相互轉化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。現象：一氧化氮為無色氣體，注射器內無明顯變化。結論：___________________________操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾。現象：___________________________。結論：___________________________。操作三：振蕩注射器現象：____________________________________。結論：____________________________________。寫出下列轉化的化學方程式：(1)NO→NO2：___________________________。(2)NO2→NO：___________________________，該反應中NO2既表現________性，又表現_______性。?問題一氮氣的性質和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循環如下圖所示。(1)過程①稱為________，寫出合成氨反應的化學方程式：_____________________________，該反應中氮氣顯__________(填“氧化”或“還原”，下同)性。(2)過程②中能通過______的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應的化學方程式：___________________________________，該反應中氮氣顯________性。(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業上若直接排放將造成對環境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的NHeq\o\al(＋,4)會被還原為N2，在廢液中加入下列物質不能使NaNO2無害化排放的是______(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH【歸納小結】(1)氮的固定必須為將游離態的N2轉化為化合態含氮物質的過程，為氧化還原反應。(2)氮氣性質的“一惰性、兩反應”。氮氣化學性質很穩定，通常狀況下，很難與其他物質反應，但是在一定條件下，也能與氫氣、氧氣等反應。(3)氮元素是多價態元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態，故氮氣既有氧化性(與H2等反應)，又有還原性(與O2等反應)。【變式練1-1】氮元素在海洋中的循環，是整個海洋生態系統的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環過程可用如圖表示。下列關于海洋氮循環的說法正確的是()A．海洋中的氮循環起始于氮的氧化B．海洋中的氮循環屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量【變式練1-2】下列關于氮氣的說法中，正確的是()A．通常情況下，氮氣性質比較穩定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1molN2與3molH2完全反應生成2molNH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮氣在化學反應中只能作氧化劑?問題二氮氧化物的性質【典例2】俗話說“雷雨發莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應的化學方程式。【歸納小結】(1)NO易與O2反應、不溶于水、不與水反應，因此收集NO用排水法，不可用排空氣法。NO2易與水反應，但很難被O2氧化，因此收集NO2用向上排空氣法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是兩種不同的氧化物，通常情況下，NO2能進行自身二聚：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)，故NO2中總混有N2O4。【變式練2-1】最新病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集【變式練2-2】下列有關NO2的說法中正確的是()A．NO2能與水反應生成硝酸，在反應中NO2只是還原劑B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解D．在NO2與水的反應中氧化劑與還原劑的質量之比為1∶2?問題三氮氧化物溶于水的計算【典例3】工業生產硝酸時，由于NO2與H2O反應會生成HNO3和NO，NO又可與O2反應生成NO2，因此通入適量的氧氣可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)試根據反應①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2與O2的混合氣體、NO與O2的混合氣體被水完全吸收轉化為HNO3的化學方程式：__________________________________、_________________________________。(2)將一支充有12mLNO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應。①下列圖示正確的是________(填字母)。②若水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現象為___________________________________，最終充入________mL氧氣，才能使水全部充滿。【歸納小結】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知：剩余氣體是NO，氣體減少的體積是NO2體積的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余氣體為O2,>4∶3剩余氣體為NO))(3)NO2和O2混合氣體通入水中由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余氣體為O2,>4∶1剩余氣體為NO))(4)NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按2計算。【變式練3-1】將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．無法確定【變式練3-2】將裝有50mLNO2、NO混合氣體的量筒倒立在水槽中，反應后氣體體積縮小為30mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是()A．5∶3B．3∶5C．3∶2 D．2∶3【基礎強化】1．下列反應中，屬于氮的固定的是()A．由氨制成碳酸氫銨或硫酸銨B．NO2與H2O反應生成HNO3C．NO和O2反應生成NO2D．N2和H2在一定條件下合成氨2．氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如圖所示的氮元素的循環過程，下列說法不正確的是()A．過程①“雷電作用”中發生的反應是N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NOB．過程③“固氮作用”中，氮氣被還原C．⑤中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,2)＋O2=2NOeq\o\al(－,3)D．⑥中涉及的反應可能有2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋=N2↑＋6H2O3．眾所周知，一氧化氮是一種大氣污染物，是吸煙、汽車尾氣及垃圾燃燒等釋放出的有害氣體，但是這種最常見、最簡單的氣體小分子在生物體內卻是一種重要的信使分子，具有保護心血管、降低血壓以及提升記憶力的作用。下列關于NO的說法正確的是()A．NO是無色氣體，易溶于水，是酸性氧化物B．NO在人體內可作“信使分子”，能擴張血管，提高免疫力等，因此大氣中的NO對人體無害C．NO在空氣中可以轉為NO2，二者都是大氣污染物D．NO在化學反應中，只能作還原劑，不能作氧化劑4．下列有關NO2的說法正確的是()A．NO2可由N2與O2反應直接制備B．NO2有毒，但因其易溶于水且與水反應，因此不屬于大氣污染物C．NO2既有氧化性也有還原性D．NO2為紅棕色氣體，因此將NO2通入水中，溶液顯紅棕色5．德國濾清專家曼胡默爾推出一項新技術，用于降低污染嚴重地區的二氧化氮(NO2)濃度。下列關于氮的氧化物的說法中正確的是()A．氮的氧化物都是酸性氧化物，都是大氣污染物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有還原性C．NO2與H2O反應生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物D．可以用排空氣法收集NO26．在汽車尾氣凈化裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．該轉化過程中有3種元素的化合價發生變化B．NO和O2必須在催化劑表面才能反應C．該裝置將有毒的NO和CO轉化為無毒的CO2和N2D．該催化轉化的總反應的化學方程式為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))4CO2＋N27．如圖所示，試管中盛裝的氣體呈紅棕色，當倒扣在盛有水的水槽中時，試管內水面上升，但不能充滿試管，當向試管內鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水面繼續上升，經過多次重復后，試管被水充滿，對原試管中盛裝的氣體說法正確的是()A．可能是N2與NO2的混合氣體B．可能是N2O氣體C．可能是NO與NO2的混合氣體D．只可能是NO2一種氣體8．在同溫同壓下，將等體積混合而成的四組氣體：①NO2＋O2、②NO2＋NO、③HCl＋N2、④SO2＋O2，分別通入體積相同的試管，并立即倒立于水槽中，如圖所示。待試管內液面穩定后，剩余氣體的體積依次為V1、V2、V3、V4，則剩余氣體的體積最小的是()A．V1B．V2C．V3D．V49．已知A、B、C為化合物，X為單質。其中，A是一種能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體；X為雙原子分子，其原子的最外層電子數為內層的3倍。A、B、C、X之間存在如下轉化關系：eq\x(A)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(B)eq\o(――→,\s\up7(X),\s\do5())eq\x(C)(1)X的化學式為____________。(2)B轉化為C的化學方程式為______________________________，C是一種_______色氣體。(3)工業上以NH3、空氣、水為原料生產硝酸：①NH3→NO化學方程式為___________________________________________；②NO→NO2實驗現象是_____________________________________________。10．某化學學習小組為探究NO2和SO2的反應，特進行如下實驗(如圖所示)。(1)圖1兩集氣瓶中______(填“上”或“下”)瓶顏色深。(2)圖2中反應的現象是_________________________________________________________。(3)圖3中“有紅棕色氣體產生”說明SO2和NO2反應的產物中有__________，說明NO2在該反應中表現________性。(4)由圖2和圖3中的現象寫出NO2和SO2反應的化學方程式：_________________________________。【能力提升】1．實驗室以空氣和鎂為原料制備Mg3N2的裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略去)。下列說法正確的是()A．裝置A、B中可依次加入濃硫酸、NaOH溶液B．若去掉裝置C，對產品純度無影響C．實驗時應先加熱裝置C，通入一段時間空氣后再加熱裝置DD．裝置E中堿石灰的作用是吸收尾氣2．科學的假設與猜想是科學探究的先導和價值所在。在下列假設或猜想引導下的探究肯定沒有意義的是()A．探究SO2和Na2O2反應可能有Na2SO4生成B．探究NO和N2O可能化合生成NO2C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞紅色褪去的原因是溶液的酸堿性改變還是HClO的漂白作用3．如圖所示，在注射器里吸入20mLNO(標準狀況下)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空氣(標準狀況，按O2占空氣總體積eq\f(1,5)計算)，夾住彈簧夾，讓內外大氣壓相同，觀察現象。下列敘述不正確的是()A．可觀察到注射器內氣體由無色變成紅棕色，最后變成無色B．可觀察到注射器的活塞緩緩向右移動C．最終剩余氣體體積約為36mLD．所得硝酸的濃度約為0.07mol·L－1(假設所得硝酸的體積與吸入水的體積相同)4．氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O(1)在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的物質的量之比為__________。(2)下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的是________(填字母)。A．加快通入尾氣的速率B．采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C．吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液(3)吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體中的主要雜質是__________________(填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是______________。(4)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣，可提高尾氣中NO的去除率。在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NOeq\o\al(－,3)，反應的離子方程式為__________________________________。5．前幾年我國多地發生了嚴重的霧霾天氣，這種天氣的形成與汽車尾氣排放有關。汽車尾氣中常含有CO、NOx等氣體，為減輕污染，一般汽車都加裝了“催化凈化器”，可將汽車尾氣中的有毒氣體轉化為無污染的氣體。某化學興趣小組在實驗室模擬汽車尾氣處理，設計了如圖所示裝置(部分夾持裝置已略去)。(1)裝置Ⅲ的主要作用為___________________________________________________。(2)停止加熱，打開活塞K，放入適量氧氣時，裝置Ⅱ中可觀察到的現象是_________________________。(3)該套裝置的不完善之處是________________________________。(4)汽車尾氣中含有CO和NOx，消除它們對大氣污染的方法是安裝催化轉化器，使它們發生反應生成兩種無毒的氣體，其中一種是單質，該反應的化學方程式為____________________________。(5)工業上常用純堿液來吸收NOx，有關反應的化學方程式為2NO2＋Na2CO3=NaNO2＋NaNO3＋CO2、NO2＋NO＋Na2CO3=2NaNO2＋CO2。現有標準狀況下aLNO2和bLNO的混合氣體恰好被200mLNa2CO3溶液完全吸收，則a、b應滿足的關系為________________。Na2CO3溶液的物質的量濃度為____________mol·L－1。第3課時不同價態含硫物質的轉化1．了解含硫物質在自然界中的存在與轉化，熟悉自然界中常見的含硫物質的類別及硫元素的化合價。2．根據硫元素化合價會分析含硫物質的性質，并能設計實驗實現不同價態含硫物質的相互轉化一、自然界中硫的存在和轉化1．自然界中硫的存在(1)游離態的硫主要存在于火山口附近或地殼的巖層中。(2)化合態的硫廣泛存在于動植物體內和海洋、大氣、地殼中：①動植物體內：含硫蛋白質等；②巖層深處和海底的無氧環境中：金屬硫化物，如黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)等；③地表附近的富氧環境中：硫酸鹽，如石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等；④大氣中：少量的H2S、SO2、SO3等。2．自然界中不同價態含硫物質的轉化二、實驗探究不同價態含硫物質的轉化1．硫的價－類二維圖(1)硫元素的化合價與氧化性、還原性之間的關系(2)硫元素常見的化合價有－2、0、＋4、＋6價，可以通過氧化還原反應實現不同價態含硫物質的相互轉化。2．實驗設計：不同價態含硫物質的轉化(1)設計實驗實現不同價態含硫物質的轉化，遵循的原則是科學性、可行性、安全性和綠色化。(2)實驗設計方案轉化目標(價態變化)選擇試劑實驗操作和現象實驗結論H2eq\o(S,\s\up6(－2))→eq\o(S,\s\up6(0))二氧化硫、硫化氫、蒸餾水將H2S和SO2通入水中，生成淡黃色沉淀(或溶液變渾濁)SO2與H2S反應生成單質硫eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(S,\s\up6(＋4))O2→H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4二氧化硫、新制氯水、BaCl2溶液將SO2通入新制氯水中，溶液淺黃綠色褪去；再向溶液中滴入氯化鋇溶液，產生白色沉淀二氧化硫在水中能被強氧化劑氧化為SOeq\o\al(2－,4)H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2濃硫酸、銅片加熱銅片和濃硫酸的混合物，有刺激性氣味氣體生成濃硫酸被金屬銅還原為SO2?問題一自然界中硫的存在和轉化【典例1】硫在自然界中的循環過程如圖所示，下列說法不正確的是()A．石油和煤等化石燃料中含有硫元素B．大氣中的二氧化硫只來源于火山噴發產生的氣體C．地殼中的硫元素常以硫化物和硫酸鹽的形式存在D．動植物遺體被微生物分解后，可產生SOeq\o\al(2－,4)和SO2答案：B解析：大氣中的二氧化硫主要來源于化石燃料的燃燒、火山噴發和微生物的分解。【變式練1-1】硫在自然界的循環過程如圖所示。下列說法中，不正確的是()A．火山噴發、森林火災會產生SO2B．氫、氧兩種元素沒有參與硫的循環C．工廠產生的煙氣應經脫硫處理后再排放D．硫在自然界的循環過程中，涉及了氧化還原反應答案：B解析：由圖分析可知火山噴發、森林火災都會產生SO2，故A正確；動植物和微生物殘體的腐敗會產生H2S，H2S燃燒產生SO2，所以氫、氧兩種元素參與硫的循環，故B錯誤；工廠產生的煙氣應經脫硫處理后再排放，可以減少二氧化硫生成，降低酸雨的形成，故C正確；由圖可知：H2S→SO2，有化合價變化，屬于氧化還原反應，所以硫在自然界的循環過程中，涉及了氧化還原反應，故D正確。【變式練1-2】如圖是硫元素在自然界中的循環示意圖，下列說法不正確的是()A．硫在自然界中只有游離態B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脫硫C．硫具有弱氧化性，和變價金屬反應，通常生成低價態金屬硫化物D．氫硫酸是弱酸，能與堿、堿性氧化物反應答案：A解析：硫在自然界中主要以化合態形式存在，在火山噴發口附近或地殼的巖層里有游離態的硫存在，A錯誤；煤中含有硫元素，燃煤時生成SO2，加入生石灰后，SO2與CaO反應生成CaSO3，CaSO3再被O2氧化生成CaSO4，減少SO2的排放，起到脫硫的作用，B正確；硫具有弱氧化性，與變價金屬(如Fe、Cu等)反應生成低價態金屬硫化物，C正確；氫硫酸是弱酸，具有酸的通性，可與堿、堿性氧化物反應，D正確?問題二不同價態含硫物質的轉化【典例2】硫及其化合物的“價—類”二維圖體現了化學變化之美。下列有關說法正確的是()A．燃煤時為減少X的排放，可在煤中添加石灰石B．X有漂白性，可使石蕊溶液先變紅后褪色C．Z與鐵反應時，Z的濃度越大，反應速度越快D．N可由其相應單質直接化合生成答案：A解析：在煤中添加石灰石，碳酸鈣分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣和SO2反應生成亞硫酸鈣，可以減少SO2的排放，故A項正確；SO2不能使指示劑褪色，SO2和水反應生成亞硫酸，亞硫酸能使石蕊溶液變紅，故B項錯誤；濃硫酸與鐵反應時，鐵發生鈍化，故C項錯誤；Cu和S反應生成Cu2S，CuS不能由其相應單質直接化合生成，故D項錯誤。【歸納小結】硫及其化合物間的轉化規律(1)在硫元素的不同價態中，eq\o(S,\s\up6(－2))是硫元素的最低價態，只有還原性；eq\o(S,\s\up6(＋6))是硫元素的最高價態，只有氧化性；eq\o(S,\s\up6(0))、eq\o(S,\s\up6(＋4))是硫元素的中間價態，既有氧化性又有還原性。(2)當硫元素的化合價升高或降低時，一般升高或降低到其相鄰的價態。(3)當遇到強氧化劑或強還原劑時，硫元素的化合價可能發生“跳位”變化。例如：H2S＋3H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))4SO2↑＋4H2O，8HI＋H2SO4(濃)=H2S↑＋4I2＋4H2O。(4)硫元素的相鄰價態之間一般不會發生氧化還原反應，如S和H2S、S和SO2、SO2和H2SO4，所以可用濃硫酸干燥SO2氣體。(5)連續氧化關系：H2Seq\o(→,\s\up7(O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→,\s\up7(O2))SO3。(6)通過非氧化還原反應實現含相同價態硫元素的物質之間的轉化：③SO3eq\o(,\s\up7(H2O))H2SO4—→Na2SO4【變式練2-1】Na2SO3中＋4價的硫既有氧化性又有還原性。從以下試劑中選擇合適試劑驗證上述性質。新制氯水、Na2S溶液、Na2SO3溶液、稀H2SO4、NaOH溶液。性質還原性氧化性試劑現象反應的離子方程式答案：性質還原性氧化性試劑新制氯水、Na2SO3溶液Na2S溶液、稀H2SO4、Na2SO3溶液現象氯水褪色有淡黃色沉淀生成反應的離子方程式Cl2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋SOeq\o\al(2－,3)＋2S2－＋6H＋=3S↓＋3H2O【變式練2-2】物質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的重要視角。如圖是硫及其化合物的價—類二維圖。下列說法不正確的是()A．圖中由d轉化為e需加入氧化劑B．將a與c混合，可生成淡黃色固體C．將c通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，體現了c的漂白性D．實驗室常用f和70%的H2SO4反應制取c答案：C解析：d為H2SO3，S元素的化合價為＋4價，e為H2SO4，S元素的化合價為＋6價，亞硫酸轉變為硫酸，硫元素化合價升高，因此需要加入氧化劑才能實現，故A項說法正確；H2S和SO2混合發生反應：2H2S＋SO2=3S＋2H2O，有淡黃色沉淀硫單質產生，故B項說法正確；c為SO2，以還原性為主，酸性高錳酸鉀溶液將SO2氧化，體現SO2的還原性，故C說法錯誤；實驗室制備SO2，常選用70%的濃硫酸與亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，故D項說法正確。【基礎強化】1．下列說法不正確的是()A．硫是一種黃色的難溶于水的晶體B．硫的化合物常存在于火山噴出的氣體中和礦泉水里C．硫易燃燒，其燃燒產物是大氣污染物之一D．硫在空氣中的燃燒產物是二氧化硫，在純氧中的燃燒產物是三氧化硫答案：D解析：硫在空氣和純氧中燃燒都只生成SO2，SO2在催化劑存在且加熱條件下與O2反應生成SO3，D項錯誤。2．下列有關硫及其化合物的說法正確的是()A．SO2、H2SO3均具有還原性，故濃H2SO4均能氧化SO2和H2SO3B．H2S與濃H2SO4在不同的條件下反應的氧化產物只能是SO2C．單質eq\o(→,\s\up7(＋O2))氧化物eq\o(→,\s\up7(＋H2O))酸或堿eq\o(→,\s\up7(＋NaOH或HCl))鹽，能按照上述轉化關系直接轉化的可以是硫元素D．硫黃制備硫酸經歷兩步：Seq\o(→,\s\up7(O2/點燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4答案：C解析：A項，SO2、H2SO3雖然有還原性，但與濃H2SO4之間不能發生氧化還原反應，因為＋4價硫與＋6價硫之間無中間價；B項，氧化產物可能是S或SO2；D項，S與O2的燃燒反應只生成SO2，不能生成SO3。3．下列關于不同價態含硫物質的轉化實驗中，硫元素的化合價變化合理的是()A．圖Ⅰ：0價→＋2價 B．圖Ⅱ：0價→＋6價C．圖Ⅲ：＋4價→＋6價 D．圖Ⅳ：＋6價→＋4價答案：C解析：鐵與硫加熱生成硫化亞鐵，硫元素化合價從0價變為－2價，A項錯誤；硫與氧氣反應生成二氧化硫，硫元素化合價從0價變為＋4價，B項錯誤；FeCl3溶液中通入SO2，生成FeCl2、H2SO4、HCl，硫元素從＋4價變為＋6價，C項正確；加熱CuSO4·5H2O，硫元素的化合價不變，D項錯誤。4．下列關于SO2和SO3的敘述正確的是()A．它們中的硫元素均可在有的反應中顯氧化性，有的反應中顯還原性B．加入含Ba2＋的溶液都能生成不溶于稀鹽酸的白色沉淀C．常溫下，它們均可以使品紅溶液褪色D．都屬于酸性氧化物，溶于水都生成酸答案：D5．如圖所示是某一短周期元素的“價—類二維圖”。圖中箭頭表示物質間的轉化均能一步完成，a、g的焰色均為黃色。下列說法錯誤的是()A．x為O2，y為H2OB．c為S，e為SO3C．f的稀溶液具有強氧化性D．反應a→b的離子方程式可能是S2－＋2H＋=H2S↑答案：C解析：a、g的焰色均為黃色，說明含有鈉元素；根據圖示，該元素最低價為－2價，為第ⅥA族元素，且存在＋4價，則該元素為硫元素。根據物質類別可知，b為硫化氫，c為硫單質，d為二氧化硫，結合物質轉化關系，可知x為氧氣，e為三氧化硫，f為硫酸，y為水，g可為硫酸鈉，a可為硫化鈉。稀硫酸的氧化性不強，因此C項錯誤。6．已知S2－＋Cl2=2Cl－＋S↓，下列說法正確的是()A．Cl2是氧化劑 B．氧化性：S>Cl2C．還原性：S2－<Cl－ D．該離子方程式可以表示硫化氫溶液與氯氣的反應答案：A解析：該反應中氯氣是氧化劑；氧化性：S<Cl2，還原性：S2－>Cl－；硫化氫屬于弱酸，書寫離子方程式時需寫化學式。7．雙堿法脫硫過程如圖所示，下列說法錯誤的是()A．過程Ⅰ中，SO2未被氧化B．雙堿法脫硫過程中，Ca(OH)2可以循環利用C．過程Ⅱ中，1molO2可氧化2molNa2SO3D．總反應為2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O答案：B解析：由題干圖示信息可知，過程Ⅰ反應的化學方程式為2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，反應中SO2未被氧化，A項正確；由題干圖示信息可知，雙堿法脫硫過程中，過程Ⅰ反應的化學方程式為2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，過程Ⅱ反應的化學方程式為2Na2SO3＋O2＋2Ca(OH)2=2CaSO4＋4NaOH，故Ca(OH)2不可以循環利用，而NaOH可以循環利用，B項錯誤；由過程Ⅱ反應的化學方程式可知過程Ⅱ中，1molO2氧化2molNa2SO3，C項正確；由過程Ⅰ反應的化學方程式和過程Ⅱ反應的化學方程式可知總反應為2Ca(OH)2＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2H2O，D項正確。8．硫元素的幾種化合物及其單質存在下列轉化關系(反應條件省略)。濃H2SO4eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(②))Na2SO3eq\o(→,\s\up7(S),\s\do5(③))Na2S2O3eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(④))S下列判斷不正確的是()A．反應①中氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1B．反應②表明SO2具有酸性氧化物的性質C．反應③屬于四大基本反應類型中的化合反應D．反應④中稀H2SO4作氧化劑答案：D解析：反應①為濃硫酸氧化銅單質的反應，濃硫酸作氧化劑被還原成SO2，化合價降低2價，Cu作還原劑被氧化成Cu2＋，化合價升高2價，所以氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶1，故A正確；二氧化硫與NaOH反應生成鹽和水，表明二氧化硫為酸性氧化物，故B正確；反應③為Na2SO3＋S=Na2S2O3，生成物只有一種，屬于四大基本反應類型中的化合反應，故C正確；反應④的化學方程式：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，稀硫酸既不是氧化劑也不是還原劑，故D錯誤。9．在通常情況下，A為固態單質。根據如圖轉化關系，回答下列問題：(1)寫出A～E的化學式：A．__________；B．__________；C．____________；D．____________；E．____________。(2)寫出下列反應的化學方程式：①E→C：____________________________________；②C→D：____________________________________；③B→C：_____________________________________。答案：(1)SH2SSO2SO3H2SO4(2)①Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3③2H2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2SO2＋2H2O解析：固體單質A能和氧氣反應，也能和氫氣反應，說明是非金屬單質，根據其氧化產物可繼續和氧氣反應可判斷A是S，和氫氣反應生成硫化氫，硫化氫燃燒即生成SO2，硫和氧氣反應生成SO2，SO2和氧氣反應生成三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸；濃硫酸在加熱的條件下和銅發生氧化還原反應，生成硫酸銅、SO2和水。10．某工業煙氣中含有CO、CO2、N2、SO2等氣體，用Na2SO3溶液吸收并回收SO2的過程如圖所示。(1)SO2的濃度：Ⅰ________(填“＞”或“＜”)Ⅱ。(2)圖示過程中可以循環利用的物質是_______________(填化學式)。(3)上述吸收過程中發生的主要反應的化學方程式是_________________________________。(4)解吸過程需要加熱，在這個過程中常伴有少量SOeq\o\al(2－,4)產生。①證明產物中含SOeq\o\al(2－,4)的實驗方法是：取少量解吸后的溶液，____________________________________________________________________________________________(填操作和現象)。②產生SOeq\o\al(2－,4)的原因是________________________________________________。答案：(1)＜(2)Na2SO3(3)Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3(4)①先加入過量稀鹽酸，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成②加熱過程中，SOeq\o\al(2－,3)(或HSOeq\o\al(－,3))被空氣中的氧氣氧化成SOeq\o\al(2－,4)解析：(1)煙氣中含有CO、CO2、N2、SO2等氣體，通過亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫，相當于富集了二氧化硫，亞硫酸氫鈉受熱易分解生成二氧化硫，因此SO2的濃度：Ⅰ＜Ⅱ。(2)亞硫酸氫鈉受熱分解生成二氧化硫、水和亞硫酸鈉，因此可以循環利用的是Na2SO3。(3)亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫時發生反應：Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。(4)②SOeq\o\al(2－,3)或HSOeq\o\al(－,3)中S元素為＋4價，易被空氣中的氧氣氧化為＋6價的硫，得到SOeq\o\al(2－,4)。【能力提升】1．青礬，又名綠礬、皂礬，在中國古代被用于醫藥、陶瓷生產中。《金石類》中記載“青礬燒之赤色，氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛”，《景德鎮陶錄》中記載：“礬紅釉，用青礬煉紅加鉛粉、廣膠合成”。下列說法不正確的是()A．青礬主要成分是FeSO4·7H2OB．“赤色”“煉紅”可能指分解產生了Fe3O4C．“氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛”可能指產生了SO2、SO3氣體D．青礬分解過程發生的是氧化還原反應答案：B解析：青礬，又名綠礬，顯綠色，主要成分是FeSO4·7H2O，A項正確；Fe3O4顯黑色，Fe2O3顯紅色，“赤色”“煉紅”可能指分解產生了Fe2O3，B項不正確；SO2、SO3氣體具有腐蝕性，能腐蝕衣服等物，C項正確；青礬中的Fe元素是＋2價，分解產生Fe2O3，Fe元素化合價升高到＋3價，該過程有元素化合價發生改變，發生的是氧化還原反應，反應的化學方程式是2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O，D項正確。2．灼燒綠礬的化學方程式為2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。將綠礬灼燒后生成的氣體通入下圖裝置，下列敘述不正確的是()A．①中棉團顏色褪去B．②中棉團顏色褪去，體現了SO2的還原性C．③中同時有BaSO3和BaSO4生成D．④中可發生反應：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O答案：C解析：A對，SO2可使品紅褪色，①中棉團顏色褪去；B對，KMnO4具有氧化性，能氧化SO2，②中棉團顏色褪去，體現了SO2的還原性；C錯，將生成的氣體通入BaCl2溶液中發生反應：SO3＋H2O=H2SO4，H2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2HCl，由于H2SO3酸性小于HCl和H2SO4，因此不能與BaCl2反應，故無BaSO3生成；D對，④為吸收尾氣(SO2)的裝置，可發生反應：SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O。3．硫化氫的轉化是資源利用和環境保護的重要研究課題。將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其轉化如圖所示(CuS不溶于水)。下列說法中不正確的是()A．過程①中，生成CuS的反應為H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋B．過程②中，Fe3＋作氧化劑C．回收S的總反應為2H2S＋O2=2H2O＋2SD．過程③中，各元素化合價均未改變答案：D解析：過程①中，生成CuS的反應為H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋，A項正確；過程②中的反應為CuS＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋＋S，鐵元素化合價降低，Fe3＋作氧化劑，B項正確；由題圖可知總反應為2H2S＋O2=2S＋2H2O，C項正確；過程③中的反應為4Fe2＋＋4H＋＋O2=4Fe3＋＋2H2O，在轉化過程中O、Fe元素的化合價發生變化，D項錯誤。4．在實驗室進行鐵粉和硫粉混合加熱的實驗，產物又進行了系列實驗，流程如圖。下列說法正確的是()A．氣體A和D含有同一物質，且均為氧化產物B．硫元素至少參加了2個氧化還原反應C．沉淀F可以和NaOH溶液在加熱的條件下反應D．若固體B中加濃硫酸，發生反應時被氧化的和被還原的均為同一種元素答案：C解析：由題圖知，氣體A中SO2是氧化產物，氣體D中SO2是還原產物，A項錯誤；鐵粉和硫粉反應生成FeS，S和O2反應生成SO2，H2S和H2SO4(濃)反應生成S、SO2和H2O，反應中S元素化合價都發生改變，故硫元素至少參加了3個氧化還原反應，B項錯誤；沉淀F是S，S與NaOH溶液在加熱條件下反應生成Na2S、Na2SO3和H2O，C項正確；固體B為FeS，FeS和濃硫酸反應生成Fe2(SO4)3、S、SO2和H2O，其中被氧化的元素為Fe和S，被還原的元素為S，故發生反應時被氧化的和被還原的均不為同一種元素，D項錯誤。5．物質的類別和元素的化合價是研究物質性質的兩個重要角度。回答下列問題：Ⅰ.硫元素在不同價態之間的轉化為：SO2eq\o(→,\s\up7(反應①))Na2SO3溶液eq\o(→,\s\up7(反應②))Na2S2O3溶液(1)“反應①”常使用NaOH溶液，該轉化說明SO2的類別屬于________________。(2)欲制備Na2S2O3，從氧化還原的角度分析，“反應②”合理的是__________(填字母)。a．Na2SO3＋Na2SO4b．Na2SO3＋S c．Na2SO3＋Na2S2O5Ⅱ.某實驗小組用銅片與濃硫酸反應并驗證SO2性質的實驗裝置如圖。(3)裝置A用于驗證SO2的________性，裝置D的作用是____________________________。(4)裝置B的現象為________________，裝置C中反應的離子方程式為__________________________。(5)若用裝置乙代替裝置甲，裝置乙的優點是___________________________(任寫一點)。(6)將28.8g的銅片加入到25mL18mol·L－1的硫酸中并加熱，被還原的硫酸的物質的量為______(填字母)。A．大于0.225molB．等于0.225molC．小于0.225molD．在0.225mol和0.45mol之間＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(5)節約能源、藥品或易于控制反應的進行等(6)C解析：(1)“反應①”常使用NaOH溶液，則反應為SO2＋2OH－=SOeq\o\al(2－,3)＋H2O，該轉化說明SO2的類別屬于酸性氧化物。(2)Na2S2O3中S平均價態為＋2價，欲制備Na2S2O3，從氧化還原的角度分析，反應物中一部分硫元素化合價高于＋2價，另一部分硫元素化合價低于＋2價，b合理。(3)由題意知，裝置A用于驗證SO2的漂白性，裝置D的作用是吸收SO2，防止污染環境。(4)由題意知，裝置B的現象為產生淡黃色渾濁；二氧化硫具有強還原性、氯化鐵具有較強氧化性，二者能發生氧化還原反應得到亞鐵離子和硫酸根離子，裝置C中反應的離子方程式為2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(5)甲中反應為Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，若用裝置乙代替裝置甲，乙中反應為Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋H2O，則乙更容易實施反應、生成等量的二氧化硫乙消耗硫酸更少，故裝置乙的優點是節約能源、藥品或易于控制反應的進行等。(6)將28.8g的銅片加入到25mL18mol·L－1的，硫酸的物質的量為0.45mol，則硫酸不足、且硫酸變稀后反應停止，則被還原的硫酸的物質的量小于eq\f(1,2)×0.45mol，C滿足。第二節氮及其化合物第1課時氮氣和氮氧化物1．了解氮的固定和自然界中氮的循環。2．了解氮氣的主要化學性質。3．認識氮氧化物的性質與轉化。一、氮氣與氮的固定1．氮元素的原子結構和性質(1)氮元素的原子結構氮元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族，氮原子最外層有5個電子，既不容易得到3個電子，也不容易失去5個電子。氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質。(2)氮元素在自然界中的存在①游離態：主要以氮氣分子的形式存在于空氣中，約占78%（體積分數）。②化合態：存在于動植物體內的蛋白質中，土壤、海洋的硝酸鹽和銨鹽中。2．氮氣的性質(1)物理性質通常情況下，氮氣是無色、無味的氣體，密度比空氣的稍小，難溶于水。(2)化學性質氮分子內兩個氮原子間以共價三鍵(N≡N)結合，斷開該化學鍵需要較多的能量，所以氮氣的化學性質很穩定，通常情況下很難與其他物質發生化學反應，但在高溫、放電等條件下，氮氣也可以與鎂、氧氣、氫氣等物質發生化合反應。寫出氮氣與下列物質反應的化學方程式。①金屬鎂：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2，氮氣表現氧化性；②氫氣：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3，氮氣表現氧化性；③氧氣：N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電或高溫))2NO，氮氣表現還原性。(3)用途①氮氣常用作保護氣，如焊接金屬、填充燈泡、保存食品等。②氮氣是合成氨、制硝酸的重要原料。③液氮可用作制冷劑，應用于醫學、科技等領域。3．氮的固定(1)含義：將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。(2)分類：①自然固氮：大自然通過閃電釋放能量將氮氣轉化為含氮的化合物（高能固氮），或者通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉化為氨（生物固氮）。②人工固氮：工業合成氨。二、一氧化氮和二氧化氮1．一氧化氮、二氧化氮的物理性質氧化物顏色狀態氣味水溶性NO無色氣態無味難溶NO2紅棕色氣態刺激性氣味與水反應2．一氧化氮、二氧化氮的相互轉化操作一：在一支50mL的注射器里充入20mLNO，觀察顏色，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器。現象：一氧化氮為無色氣體，注射器內無明顯變化。結論：NO難溶于水操作二：打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣，夾上彈簧夾。現象：注射器內氣體變為紅棕色。結論：NO和O2反應生成NO2。操作三：振蕩注射器現象：氣體紅棕色消失，得到無色溶液。結論：NO2和H2O反應生成了HNO3和NO。寫出下列轉化的化學方程式：(1)NO→NO2：2NO＋O2=2NO2。(2)NO2→NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，該反應中NO2既表現氧化性，又表現還原性。?問題一氮氣的性質和氮的固定【典例1】氮在自然界中的循環如下圖所示。(1)過程①稱為________，寫出合成氨反應的化學方程式：_____________________________，該反應中氮氣顯__________(填“氧化”或“還原”，下同)性。(2)過程②中能通過______的作用將空氣中的氮氣固定下來，寫出③中固氮反應的化學方程式：___________________________________，該反應中氮氣顯________性。(3)過程④中的亞硝酸鹽有毒，工業上若直接排放將造成對環境的污染。已知NaNO2遇到還原性較強的NHeq\o\al(＋,4)會被還原為N2，在廢液中加入下列物質不能使NaNO2無害化排放的是______(填字母)。a．H2O2b．NH4Clc．KNO3d．NaOH答案：(1)人工固氮N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3氧化(2)豆科植物的根瘤菌N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO還原(3)acd解析：(3)據題給信息，NaNO2可以被NHeq\o\al(＋,4)還原為N2，因此NH4Cl可以處理廢水中的NOeq\o\al(－,2)，而H2O2、KNO3都為氧化劑，不能將NaNO2還原為無毒的N2，NaOH和NaNO2不反應，故acd符合題意。【歸納小結】(1)氮的固定必須為將游離態的N2轉化為化合態含氮物質的過程，為氧化還原反應。(2)氮氣性質的“一惰性、兩反應”。氮氣化學性質很穩定，通常狀況下，很難與其他物質反應，但是在一定條件下，也能與氫氣、氧氣等反應。(3)氮元素是多價態元素，氮氣中氮元素呈0價，處于中間價態，故氮氣既有氧化性(與H2等反應)，又有還原性(與O2等反應)。【變式練1-1】氮元素在海洋中的循環，是整個海洋生態系統的基礎和關鍵。海洋中無機氮的循環過程可用如圖表示。下列關于海洋氮循環的說法正確的是()A．海洋中的氮循環起始于氮的氧化B．海洋中的氮循環屬于固氮作用的是③C．海洋中的反硝化作用一定有氧氣的參與D．向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量答案：D解析：海洋中的氮循環起始于N2→NHeq\o\al(＋,4)，即起始于氮的還原，A項錯誤；海洋中的氮循環屬于固氮作用的是②，B項錯誤；反硝化作用中N化合價降低，被還原，而O2是常見的氧化劑，不需要有O2參與，C項錯誤；根據轉化關系圖可知，若向海洋排放含NOeq\o\al(－,3)的廢水，會使NOeq\o\al(－,3)增多，反硝化作用增強，海洋中N2增多，從而影響海洋中NHeq\o\al(＋,4)的含量，D項正確。【變式練1-2】下列關于氮氣的說法中，正確的是()A．通常情況下，氮氣性質比較穩定B．可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮C．1molN2與3molH2完全反應生成2molNH3D．氮元素是活潑的非金屬元素，氮氣在化學反應中只能作氧化劑答案：A解析：氮氣分子中含有氮氮三鍵，性質比較穩定，A項正確；N2不能在O2中燃燒，N2與O2在放電或高溫條件下反應生成NO，B項錯誤；N2與H2的反應是可逆反應，1molN2與3molH2不可能完全反應生成2molNH3，C項錯誤；氮氣中氮元素的化合價為0價，在化學反應中既可以升高也可以降低，既可作氧化劑，也可作還原劑，D項錯誤。?問題二氮氧化物的性質【典例2】俗話說“雷雨發莊稼”，試說出其中的原理，寫出反應的化學方程式。答案：雷電發生時，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化為NO2，NO2溶于水生成HNO3，HNO3跟土壤作用生成硝酸鹽，NOeq\o\al(－,3)可被植物吸收。N2＋O2eq\o(=,\s\up7(放電))2NO,2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。【歸納小結】(1)NO易與O2反應、不溶于水、不與水反應，因此收集NO用排水法，不可用排空氣法。NO2易與水反應，但很難被O2氧化，因此收集NO2用向上排空氣法，不可用排水法。(2)NO2和N2O4是兩種不同的氧化物，通常情況下，NO2能進行自身二聚：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)，故NO2中總混有N2O4。【變式練2-1】最新病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接的抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色的氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮氣和氧氣在放電條件下直接化合得到D．一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集答案：C解析：NO是無色氣體，不溶于水，易與O2化合生成NO2，在放電的條件下N2與O2化合生成NO。【變式練2-2】下列有關NO2的說法中正確的是()A．NO2能與水反應生成硝酸，在反應中NO2只是還原劑B．除去O2中混有的NO2，可將混合氣體通過水，將NO2溶解D．在NO2與水的反應中氧化劑與還原劑的質量之比為1∶2答案：D解析：除去O2中混有的NO2，將混合氣體通過水，NO2溶解的同時又生成新的雜質NO，且NO又能與O2反應，故B項錯誤；NO2、溴蒸氣分別與NaOH溶液反應均得無色溶液，所以NaOH溶液無法鑒別NO2與溴蒸氣，故C項錯誤。?問題三氮氧化物溶于水的計算【典例3】工業生產硝酸時，由于NO2與H2O反應會生成HNO3和NO，NO又可與O2反應生成NO2，因此通入適量的氧氣可使NO或NO2恰好完全溶于水。(1)試根據反應①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO②2NO＋O2=2NO2推出NO2與O2的混合氣體、NO與O2的混合氣體被水完全吸收轉化為HNO3的化學方程式：__________________________________、_________________________________。(2)將一支充有12mLNO2氣體的試管倒置于水槽中，充分反應。①下列圖示正確的是________(填字母)。②若水不能充滿試管，需再向試管中緩緩充入O2，現象為___________________________________，最終充入________mL氧氣，才能使水全部充滿。答案：(1)①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3(2)①C②無色氣體變為紅棕色，液面逐漸上升3解析：(2)①NO2溶于水發生反應：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO,12mLNO2參與反應，生成的NO為4mL，生成NO的體積占試管體積的eq\f(1,3)，故選C。②向試管中緩緩充入O2，發生反應②2NO＋O2=2NO2，故氣體顏色由無色變為紅棕色，然后發生反應①3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，故液面逐漸上升，將①和②兩式相組合得4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，要使水全部充滿試管，需充入3mL氧氣。【歸納小結】(1)NO2溶于水或NO2(混有NO)通入水，由3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知：剩余氣體是NO，氣體減少的體積是NO2體積的eq\f(2,3)。(2)NO和O2通入水中由4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3恰好完全吸收,<4∶3剩余氣體為O2,>4∶3剩余氣體為NO))(3)NO2和O2混合氣體通入水中由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1恰好完全吸收,<4∶1剩余氣體為O2,>4∶1剩余氣體為NO))(4)NO、NO2和O2三種氣體通入水中先按3NO2＋H2O=2HNO3＋NO計算出生成的NO體積，然后加上原來混合氣體中NO體積，再按2計算。【變式練3-1】將盛有1molNO和NO2混合氣體的試管倒立于盛滿水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反應后，整個試管充滿水。則原混合氣體中NO與NO2體積比為()A．1∶2B．2∶5C．3∶7D．無法確定答案：C解析：設1molNO和NO2的混合氣體中有amolNO和(1－a)molNO2，根據4NO＋3