专题4 硫、氮和可持续发展本专题重难点突破一比较法理解二氧化硫的重要性质1物质的漂白性比较(1)漂白性分类比较漂白类型漂白原理常见代表物漂白特点加合型与有机色质结合，形成不稳定的无色化合物SO2一定条件下，SO2放出，又恢复原色氧化型将有色物质氧化为无色物质氯水、HClO、Ca(ClO)2、O3、H2O2、Na2O2褪色后不能恢复原色吸附型吸附作用物理变化活性炭通过一定的处理可以重复使用(2)SO2和Cl2的漂白性拓展向品红溶液、石蕊溶液和溶有酚酞的NaOH溶液中通入SO2、Cl2或SO2和Cl2，相关的变化和现象为特别提示若将等物质的量的Cl2和SO2气体相混合，在溶液中会发生反应：SO2Cl22H2O=H2SO42HCl，从而失去漂白能力。2SO2和CO2性质的比较(常温下)二氧化硫二氧化碳物理性质气味有刺激性气味无味毒性有毒无毒溶解性易溶(与水的体积比140)可溶(与水的体积比11)化学性质与水反应SO2H2OH2SO3CO2H2OH2CO3与碱反应SO2和CO2通入澄清石灰水中，都先生成沉淀，当气体过量时沉淀又溶解Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O、CaSO3SO2H2O=Ca(HSO3)2Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O、CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2与碱性氧化物反应SO2CaO=CaSO3CO2CaO=CaCO3弱氧化性SO22H2S=3S2H2OCO2C2CO还原性SO2能被KMnO4(H)、X2(XCl、Br、I)、Fe3等氧化剂氧化无漂白性有，不稳定无对环境的影响形成酸雨引起温室效应鉴别利用二氧化硫的还原性，用酸性高锰酸钾溶液、溴水、FeCl3溶液、H2O2等鉴别利用二氧化硫的漂白性，用品红溶液鉴别3.检验CO2和SO2混合气体中存在CO2和SO2气体的方法4除去CO2中少量SO2的方法除去CO2中的SO2不能选用品红溶液，可利用SO2的还原性选择KMnO4(H)溶液、溴水、H2O2等氧化剂，或用饱和NaHCO3溶液：NaHCO3SO2=NaHSO3CO2。【典例1】下列实验能证明某无色气体为SO2的是()能使澄清石灰水变浑浊能使湿润的蓝色石蕊试纸变红能使品红溶液褪色，加热后又显红色能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生A BC D解析能使澄清石灰水变浑浊的气体有SO2、CO2；能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体为酸性气体(如：HCl、HBr、SO2、CO2等)；能使品红溶液褪色的气体有Cl2、SO2，但Cl2有颜色，褪色后加热又显红色的只有SO2；能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，只有SO2气体符合。答案C【典例2】浓H2SO4和木炭在加热时发生反应的化学方程式：2H2SO4(浓)CCO22H2O2SO2请从图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并检验反应产物的装置。现提供浓H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液，其他固、液试剂自选。(连接和固定仪器所用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)将所选的仪器按连接顺序由上至下填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称及作用。选用的仪器(填字母)加入的试剂作用解析木炭和浓硫酸的反应符合固液气体，故选C为反应装置。反应产物有H2O、CO2和SO2，故应先用无水CuSO4粉末检验H2O的存在。CO2和SO2均可使澄清石灰水变浑浊，故应先检验SO2(用品红溶液)，并用酸性KMnO4溶液除净SO2，再次用品红溶液确认SO2已被完全吸收(此处品红溶液不褪色)，最后用澄清石灰水检验CO2的存在。答案选用的仪器(填字母)加入的试剂作用C浓H2SO4和木炭产生气体B无水CuSO4检出H2OA品红溶液检出SO2A酸性KMnO4溶液吸收SO2A品红溶液确认SO2已被完全吸收A澄清石灰水检出CO2二浓硫酸与稀硫酸的比较与判断1浓硫酸、稀硫酸的比较名称浓H2SO4稀H2SO4溶质的主要存在形式H2SO4分子H、SO导电性纯H2SO4几乎不导电强酸性强弱弱(不能制H2)强遇碱反应反应遇NaCl固体2NaClH2SO4(浓)Na2SO42HCl(用于制HCl气体)不反应氧化性强弱6价硫，强氧化性，属于氧化性酸，还原产物为SO2H，弱氧化性，属非氧化性酸，还原产物为H2遇Fe、Al(常温)钝化反应遇Cu、C(加热)反应不反应脱水性有无吸水性有无2.浓硫酸、稀硫酸的判断方法各取少量试样，做以下实验，都可区分。(1)称量：取等体积，重者为浓硫酸(用手掂掂也能分辨出来)。(2)放出H2：分别加入到有Fe片的试管中，放出气体者为稀硫酸。(3)脱水性：用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字，在常温下，一会儿变黑者为浓硫酸。也可用木屑、蔗糖等做相似的实验。(4)吸水性：加到CuSO45H2O晶体中，使晶体变白者为浓硫酸；得蓝色溶液者为稀硫酸。(5)吸水性：各取等质量试样，敞口放置一段时间后称量，增重者为浓硫酸。(6)氧化性：分别加入到有Cu片的试管中，加热，放出刺激性气味气体者为浓硫酸。(7)酸碱指示剂：在蓝色石蕊试纸上滴12滴溶液，变红色者为稀硫酸，一会儿变黑者为浓硫酸。【典例3】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：探究一(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是_。(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除Fe3外还可能含有Fe2。若要确认其中的Fe2，应选用_(填字母)。aKSCN溶液和氯水 b铁粉和KSCN溶液c浓氨水 d酸性KMnO4溶液乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2Br22H2O=2HBrH2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为_。探究二分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。(3)装置B中试剂的作用是_。(4)认为气体Y中还含有气体Q的理由是_(用化学方程式表示)。(5)为确认Q的存在，需在装置中添加M于_(填字母)。aA之前 bAB间cBC间 dCD间(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是_。答案(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)(2)d66.7%(或其他合理答案)(3)检验SO2是否除尽(4)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(5)c(6)D中固体由黑变红且E中固体由白变蓝解析(1)铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性，能使铁钉钝化阻止反应进一步进行。(2)2价亚铁离子能使酸化的高锰酸钾溶液褪色，溶液中已经有3价铁离子，选择a会造成干扰。选c生成两种沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨。(3)A除去SO2，B可以检验A中是否完全除去SO2。(5)Q为CO2，它与二氧化硫一样都能使澄清石灰水变浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断Q的存在；选择d，Q会被碱石灰吸收。(6)氢气还原氧化铜生成的水蒸气能使白色的无水硫酸铜粉末变蓝色。三喷泉实验原理分析(加试要求)喷泉实验是氨气易溶于水的外在体现，这种有趣的实验需要把握其实验原理，然后应用原理设计其他物质的喷泉实验。1喷泉实验基本原理从原理上分析使容器内外产生较大压强差的情况有以下两种：(1)容器内气体极易溶于水(或容器内气体易与溶液反应)，使容器内的压强迅速减小，在外界大气压的作用下，外部液体快速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。(2)容器内的液体由于受热挥发或由于发生化学反应使容器内部产生了大量的气体，使容器内的压强增大，促使容器内的气体迅速向外流动，也能形成喷泉。喷雾器、火山喷发就是此原理。2能产生喷泉的“气体液体”组合下表列出的气体遇相应的吸收剂，就能形成喷泉。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2NO2O2H2S吸收剂水或碱溶液水或酸溶液碱溶液水或碱溶液碱溶液或CuSO4溶液3.喷泉实验常见的几种装置(1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。(2)图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，赶出玻璃管内的空气，使瓶内气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。(3)图丙装置下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从下瓶压入上瓶形成“喷泉”。4喷泉实验成功的关键首先瓶内外压强差要足够大，其次还要注意以下几个方面：(1)盛气体的烧瓶必须干燥，否则瓶中有液体，会使在实验前已有大量气体溶解，造成压强差不大，形成的喷泉现象不明显。(2)气体要充满烧瓶。(3)烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置气密性)。5实验结束时，水不能充满整个烧瓶的原因可能是(1)实验方法得当时：实验所用气体与水反应后产生另一种不溶于水的气体产物，占据烧瓶内一定体积，使水不能充满烧瓶。如：3NO2H2O=2HNO3NO。(2)因操作不当而引起时：装置漏气；烧瓶不干燥；注入的水太少或导管太长，使水只能沿导管上升但无法进入烧瓶内形成喷泉；气体溶解度不大或溶液选择不当。喷泉实验中也可以是发生化学反应，只要烧瓶中的气体消耗掉，使烧瓶内外产生压强差，就可以引发漂亮的喷泉产