第四章 非金属及其化合物第三节硫和氮的氧化物 硫的氧化物一、二氧化硫的性质一、二氧化硫的性质二氧化硫的产生二氧化硫的产生: (一一)物理性质物理性质 无色、有刺激性气味的无色、有刺激性气味的有毒有毒气体气体,密度比空气大密度比空气大,易液化易液化,易溶于易溶于水水(常温常压下，常温常压下，1体积水能溶解体积水能溶解40个体积的二氧化硫个体积的二氧化硫,即即1:40). 点燃点燃S + OS + O2 2 = SO = SO2 22. 化学性质化学性质: SO2与与H2O的反应的反应 SO2的还原性的还原性:(强强) SO2的氧化性的氧化性:(弱弱)(4)(4) SOSO2 2 的漂白性的漂白性: :（酸性氧化物的通性）(二二) SO2的的化学性质化学性质: 1:具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性(1) 与与H2O反应反应: SO2+H2O H2SO3（亚硫酸）（亚硫酸）(2) 与碱反应与碱反应 SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O SO2 + NaOH = NaHSO3SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O（不能用鉴别（不能用鉴别SO2和和CO2） (3) 与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应： SO2+Na2O=Na2SO3 （亚硫酸钠）（亚硫酸钠） SO2 +CaO=CaSO3 （亚硫酸钙）（亚硫酸钙）实验室制取实验室制取SO2，可选择用可选择用碱液吸收尾气，防止空气污碱液吸收尾气，防止空气污 染染。可逆反应可逆反应: 在在同一条件同一条件下，既向正反应方向进行，下，既向正反应方向进行， 同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应中强酸，酸性大于碳中强酸，酸性大于碳酸，不稳定酸，不稳定SO2 中的化合价是中的化合价是+4价：价：S-2S0S+4S+6-2e+2e-4e+4e-2e+2e SO2既有氧化性，又有还原性。既有氧化性，又有还原性。SO2SH2SO4还原性还原性氧化性氧化性加加氧氧化化剂剂加加还还原原剂剂如如O2、Cl2、Na2O2、KMnO4、HNO3等等2、SO2的还原性的还原性2SO2 + O2 2 SO3催化剂催化剂a. 与与O2的反应的反应:b. 与卤素单质的反应与卤素单质的反应:SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBrSO2 + Cl2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HCl氯水褪色氯水褪色c. 与其他氧化剂反应与其他氧化剂反应:例如：与例如：与KMnO4 反应使反应使KMnO4 溶液褪色溶液褪色溴水褪色溴水褪色3、SO2的氧化性的氧化性与与H2S 的反应的反应:SO2 + 2 H2S = 3 S + 2 H2O 加热，又恢复加热，又恢复原来的颜色原来的颜色。4 4、SOSO2 2 的漂白性的漂白性: :实验现象：实验现象：品红溶液褪色品红溶液褪色SOSO2 2的漂白作用是的漂白作用是SOSO2 2跟有色物质化跟有色物质化合生成一种无色的合生成一种无色的不稳定不稳定化合物。化合物。 漂漂白白原原理理化合漂白HClO 、Na2O2 、 O3 、H2O2 氧化漂白氧化漂白活性炭活性炭 吸附漂白吸附漂白SO2 化合漂白漂白原理的比较：漂白原理的比较：氯氯 水水二氧化硫二氧化硫 原原 理理实实 质质效效 果果 范范 围围永久性永久性暂时性暂时性 氯气中氯气中HClOHClO将有色将有色物质氧化成无色物质物质氧化成无色物质氧化还原反应氧化还原反应非氧化还原反应非氧化还原反应 可漂白大多数有可漂白大多数有色物质色物质, ,能使紫色石能使紫色石蕊试液褪色蕊试液褪色SOSO2 2与有色物质直与有色物质直接结合生成不稳接结合生成不稳定无色物质定无色物质 漂白某些有色物漂白某些有色物质质, ,不能使紫色石蕊不能使紫色石蕊试液褪色试液褪色氮的氧化物氧化物氧化物化合价化合价是否是是否是酸酐酸酐N2ONON2O3NO2N2O4N2O5+1+2+3+4+4+5否否否否否否否否HNO2的酸酐的酸酐HNO3的酸酐的酸酐N2 + O2 = 2NO (无色) 放电放电 2NO + O2 = 2NO2 (红棕色) NO：无色、有刺激性气味的难溶于水的有毒气体, 极易和氧气反应。 NO2：红棕色、有刺激性气味的易溶于水的有毒气体 氮在空气中的体积分数为氮在空气中的体积分数为78(一一)氮的存在氮的存在3NO2+H2O=2HNO3+NO此反应可用于工业制硝酸此反应可用于工业制硝酸NO2溶于水后不断通入溶于水后不断通入O2的现象（由不足到过量，的现象（由不足到过量，试管内液体的体积变化）试管内液体的体积变化）NO2与与O2的体积比的体积比发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体= 4：1（恰好完全反应）（恰好完全反应）4：1（O2过量）过量）4：1（NO2过量）过量）4NO2 + O2 + 2H2O =4HNO34NO2 + O2 + 2H2O =4HNO34NO2 + O2 + 2H2O =4HNO3 无无O2NO3NO2 + H2O =2HNO3 + NONO与与O2混合通入水中混合通入水中NO与与O2的体积比的体积比发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体= 4：3恰好完全反应恰好完全反应4：3（O2过量）过量）4：3（NO过量）过量）4NO +3 O2 + 2H2O =4HNO34NO + 3O2 + 2H2O =4HNO34NO +3 O2 + 2H2O =4HNO3 无无O2NO混合气通过水洗NONO只能用排水法只能用排水法 NONO2 2只能用向上排气法只能用向上排气法若用排空气法收集则得到若用排空气法收集则得到NO2若用排水法收集则得到若用排水法收集则得到NO3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O实验室制法：实验室制法：如何集除去如何集除去NO中中NO2含硫燃料、工厂废气含硫燃料、工厂废气 燃烧、排放燃烧、排放 SO2等等 雨水雨水. .霜霜. .雹雹. .露等露等 一系列的化学、物理变化一系列的化学、物理变化 SO2H2O H2SO32SO2O2 2SO3催化剂3NO2 + H2O =2HNO3 + NO酸雨的形成（1）火山的爆发）火山的爆发（3）含含硫硫矿矿石石的冶炼的冶炼（4）硫硫酸酸、磷磷酸酸、纸纸浆浆生生产产的的工工业废气含硫矿石的冶炼业废气含硫矿石的冶炼（2）主主要要来来自自化化石石燃料的燃烧燃料的燃烧SOSO2 2的主要来源的主要来源（5）汽车尾气酸雨的防治研究开发能代替化石燃料的新能源；对含硫燃料进行预先脱硫处理；对释放的二氧化硫进行处理或回收利用；如：氢能、太阳能、核能提高全民的环保意识，加强国际合作；种植能吸收SO2的树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等 煤的脱硫煤的脱硫 SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O 往煤中加石灰往煤中加石灰Ca(OH)2, ,煤燃烧产生煤燃烧产生的的SO2和石灰产生反应生成和石灰产生反应生成CaSO3, , CaSO3再被氧化成再被氧化成CaSO4，从而减少了，从而减少了SO2排放量，主要反应为：排放量，主要反应为：2CaSO3 + O2 = 2CaSO4第四章 非金属及其化合物第四节硫酸、硝酸和氨 游离态游离态化合态化合态氮的固定氮的固定放电放电如：如：N2+O2 2NO N2+3H2 2NH3 人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定氮的固定无色无色, , 有刺激性气味的气体有刺激性气味的气体；易液化；吸收大量的热易液化；吸收大量的热1 1、氨气的物理性质、氨气的物理性质极易溶于水极易溶于水(1:700)(1:700)。氨气的喷泉实验氨气的喷泉实验2、氨的化学性质、氨的化学性质（1 1）氨跟水反应）氨跟水反应显弱碱性显弱碱性NH 3H 2O =NH3 +H2O 一水合氨很不稳定一水合氨很不稳定 NH 3+H2O NH 3H 2O NH 3H 2O NH4 +OH- 氨水显弱碱性氨水显弱碱性，既能使无色的酚酞溶液，既能使无色的酚酞溶液变变红红，又能使紫色石蕊变，又能使紫色石蕊变蓝。蓝。氨水中的分子有：氨水中的分子有：H2O、NH3 和和 NH3H2O液氨液氨 是氨气加压或降温后形成的液态物质，是氨气加压或降温后形成的液态物质，液氨所含的微粒是液氨所含的微粒是NHNH3 3。所以：所以：氨水是混合物。氨水是混合物。所以：所以：液氨是纯净物。液氨是纯净物。 讨论：讨论： 氨水中有哪些分子？氨水中有哪些分子？ 氨水与液态氨有何区别？氨水与液态氨有何区别？（2 2）氨跟酸的反应）氨跟酸的反应 NH3+HCl=NH4Cl （白烟）（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3 （白烟）（白烟） 与与挥挥发发性性的的酸酸反反应应有有白白烟烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 写出上述反应的离子方程式写出上述反应的离子方程式（硫酸或磷酸无白烟）沾有浓盐酸的玻棒沾有浓氨水的玻棒HClNH3现象：产生大量白烟NHNH3 3+HCl+HClNHNH4 4ClClNH4Cl（生成氯化铵固体小颗粒） 这个反应叫做氨的催化氧化，这个反应叫做氨的催化氧化， 它是工业上制硝酸的基础它是工业上制硝酸的基础. 高温高温 4NH3+5O2=4NO+6H2O 催化剂催化剂-3-3+2+2（3 3）NHNH3 3具有还原性具有还原性 -3-3 (1)氮肥氮肥3、氨的用途、氨的用途:(3)化工原料化工原料(2)致冷剂致冷剂无机：生产硝酸、铵盐和纯碱等无机：生产硝酸、铵盐和纯碱等有机：合成纤维、塑料、染料和尿素等有机：合成纤维、塑料、染料和尿素等HNO3+NONH3NONO2生产硝酸原理：生产硝酸原理：铵盐铵盐物理性质：物理性质：铵盐都是晶体铵盐都是晶体铵盐都易溶于水铵盐都易溶于水铵盐的形成：NH3 + H+=NH4+铵盐都不稳定，受热易分解铵盐都不稳定，受热易分解铵盐的化学性质铵盐的化学性质（1）铵盐受热易分解铵盐受热易分解NH4Cl = NH3 + HClNH4HCO3 = NH3 +H2O +CO2(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 （2）铵盐与碱反应铵盐与碱反应NH4NO3 + NaOH = NaNO3 +H2O +NH3 (NH4)2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O+2NH3 运用：运用：实验室用来制实验室用来制NH3、用于用于NH4+的检验的检验反应实质：反应实质：NH4+ OH=NH3+H2O 铵盐的用途铵盐的用途大量的铵盐用于生产氮肥大量的铵盐用于生产氮肥硝酸铵用于制炸药、氯化铵常用作印染硝酸铵用于制炸药、氯化铵常用作印染和制干电池的原料，也可以用于金属的和制干电池的原料，也可以用于金属的焊接，以除去金属表面的氧化物薄膜。焊接，以除去金属表面的氧化物薄膜。种类种类化学式化学式含氮量含氮量性性 状状铵铵态态氮氮肥肥NHNH4 4HCOHCO3 317.7%白色结晶，吸湿性很强，易潮解，溶于水，弱碱性NHNH4 4ClCl26.2%白色或淡黄色结晶，有吸湿性，溶于水，酸性.NHNH4 4NONO3 335%白色结晶，易潮解，结硬块，溶于水，微酸性，（NHNH4 4) )2 2SOSO4 421.2%白色粒状结晶，吸湿性不大，不易结块有机有机氮肥氮肥CO（NH2)246.7%白色或浅黄色针状结晶或小颗粒，溶于水，中性氮氮 肥肥制取装置：固固加热装置制取装置：固固加热装置（二）（二）NH3的实验室制法的实验室制法原理原理：加热铵盐与碱的固体混合物加热铵盐与碱的固体混合物 2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3棉花的作用：棉花的作用：防止空气对流防止空气对流减少氨气逸出，污染大气减少氨气逸出，污染大气。收集装置：收集装置： 向下排空气法向下排空气法检验：检验： a a：使湿润的酚酞试纸变红：使湿润的酚酞试纸变红 b b：遇浓盐酸产生大量的白烟：遇浓盐酸产生大量的白烟尾气处理：用水吸收尾气处理：用水吸收NHNH3 3要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？CaOCaO、碱石灰等碱性干燥剂、碱石灰等碱性干燥剂无水无水CaClCaCl2 2不能用来干燥不能用来干燥NHNH3 3（形成（形成CaClCaCl2 2.8NH.8NH3 3) )铵根离子的检验铵根离子的检验检验方法：检验方法：样品样品碱碱刺激性气刺激性气味气体味气体湿润红色石湿润红色石蕊试纸变蓝蕊试纸变蓝蘸有浓盐酸的玻蘸有浓盐酸的玻棒靠近有白烟棒靠近有白烟NH4+1、先将其与强碱共热逸出、先将其与强碱共热逸出NH32、用红色石蕊试纸或浓盐酸检验逸出的氨气、用红色石蕊试纸或浓盐酸检验逸出的氨气实验室中其余的制氨气的方法实验室中其余的制氨气的方法：加热浓氨水法加热浓氨水法浓氨水加生石浓氨水加生石灰灰或或NaOH固体法固体法CaO浓氨水浓氨水氮在自然界中的循环氮在自然界中的循环使指示剂变色：使指示剂变色：与碱发生中和反应：与碱发生中和反应：与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应：与盐反应：与盐反应：使紫色石蕊试液变红使紫色石蕊试液变红H+ + OH - = H2O2 H+ + CuO = Cu2+ + H2O 2 H+ + CO3 2- = H2O + CO2硫酸、硝酸都是一种强酸，硫酸、硝酸都是一种强酸，HNO3 = H+ + NO3-硫酸与硝酸都具有酸的通性。硫酸与硝酸都具有酸的通性。H2SO4=2H+SO42-与大多数金属反应与大多数金属反应浓硫酸的物理性质浓硫酸的物理性质无色、粘稠的油状液体无色、粘稠的油状液体难挥发（高沸点）高密度难挥发（高沸点）高密度跟水任意比互溶，溶解放出大量热。跟水任意比互溶，溶解放出大量热。两高：沸点、密度高两高：沸点、密度高两大：溶解度、溶解放热量大两大：溶解度、溶解放热量大在稀释时应将浓硫酸沿烧杯壁向水中在稀释时应将浓硫酸沿烧杯壁向水中慢慢慢慢注入，注入，并用玻璃棒不断并用玻璃棒不断搅拌搅拌。2.浓硫酸的特性：浓硫酸的特性：1) 吸水性吸水性:能吸收水份可能吸收水份可以用作干燥剂以用作干燥剂不能干燥不能干燥碱性和还原性的气体2)、脱水性、脱水性浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应浓硫酸与蔗糖反应浓硫酸与蔗糖反应浓硫酸能按水的组成比脱去有机物中的氢和氧元素浓硫酸能按水的组成比脱去有机物中的氢和氧元素浓硫酸沾到皮肤上应如何处理浓硫酸沾到皮肤上应如何处理?浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别?实验：将浓硫酸慢慢加入蔗糖中，并用玻实验：将浓硫酸慢慢加入蔗糖中，并用玻 璃棒搅拌璃棒搅拌现象：现象： 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状，并放出有刺激性气味孔的海绵状，并放出有刺激性气味的气体的气体原因：原因：C12H22O11 浓硫酸能将蔗糖中的浓硫酸能将蔗糖中的H和和O按原子个数比按原子个数比2：1脱去形成脱去形成水，使蔗糖生成炭水，使蔗糖生成炭3)与金属铜反应：与金属铜反应：2H2SO4(浓浓)+Cu=CuSO4+2H2O+SO2+60+2+4失去失去2e-得到得到2e-氧化剂：氧化剂：H2SO4 还原剂：还原剂：Cu 加热时，浓硫酸能与大多数金属反应加热时，浓硫酸能与大多数金属反应(Au、Pt除外除外) ，一般没有氢气生成，通常生成，一般没有氢气生成，通常生成SO2气体。气体。强氧化性强氧化性现象：铜片溶解，有刺激性气味气体产生，分层下层为白色固体加水后变成蓝色溶液4)与非金属反应与非金属反应C + 2H2SO4(浓浓) = 2SO2 + CO2+ 2H2O加热时，浓硫酸也能与某些非金属反应。加热时，浓硫酸也能与某些非金属反应。先用无水硫酸铜检验水，然后用品红验证二氧先用无水硫酸铜检验水，然后用品红验证二氧化硫，再用高锰酸钾氧化多余的二氧化硫，接化硫，再用高锰酸钾氧化多余的二氧化硫，接着再次验证二氧化硫是否全部被氧化，最后才着再次验证二氧化硫是否全部被氧化，最后才验证二氧化碳。验证二氧化碳。检验浓硫酸与碳反应生成的各种产物检验浓硫酸与碳反应生成的各种产物 浓硫酸与稀硫酸比较：浓硫酸与稀硫酸比较：稀稀H2SO4：由由H+和和SO42-构构成成弱弱氧氧化化性性（由由H+体体现现）可可与与活活泼泼金金属属反反应应生生成成H2 浓浓H2SO4：由由H2SO4分子构成分子构成强氧化强氧化性（由性（由 S 体现）体现）加加热热时时可可与与大大多多数数金金属属和和某某些些非非金金属反应，通常生成属反应，通常生成SO2一、一、硝酸物理性质硝酸物理性质无色、有刺激气味的液体无色、有刺激气味的液体易溶于水，易溶于水，低沸点（低沸点（83），易挥发），易挥发。三、硝酸化学性质三、硝酸化学性质硝酸的不稳定性：硝酸的不稳定性： 4HNO3 O2 +2H2O + 4NO2或光照或光照久置浓硝酸为什么呈黄色？久置浓硝酸为什么呈黄色？硝酸应如何保存？硝酸应如何保存？密封于棕色瓶中密封于棕色瓶中, ,并放在阴暗处！并放在阴暗处！久置硝酸分解产生的久置硝酸分解产生的NONO2 2溶于溶液溶于溶液中中, ,使得溶液变黄！使得溶液变黄！讨论：讨论：浓硝酸与铜反应浓硝酸与铜反应现象：铜片溶解铜片溶解,常温下反应剧烈；常温下反应剧烈；有红棕色的气体产生；有红棕色的气体产生；溶液变溶液变蓝蓝。Cu4HNO3(浓浓)Cu(NO3)22NO22H2O（1）与金属反应）与金属反应稀硝酸与铜反应稀硝酸与铜反应反应缓慢，铜片溶解；反应缓慢，铜片溶解；有无色的气体产生，气体接有无色的气体产生，气体接触空气时立即变成红棕色；触空气时立即变成红棕色；溶液由无色变为溶液由无色变为蓝色蓝色。现象：3Cu8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)22NO4H2O3Cu8H+ 2NO3 - 3Cu2+2NO4H2O在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入再加入KNO3 ，铜粉会溶解。，铜粉会溶解。3Cu8H+ 2NO3 - 3Cu2+2NO4H2O浓硝酸与铁、铝反应浓硝酸与铁、铝反应FeHNO3(浓) 常温时常温时生成致密的氧化膜（钝化）生成致密的氧化膜（钝化）AlHNO3(浓) 常温时常温时生成致密的氧化膜（钝化）生成致密的氧化膜（钝化）钝化使金属的化学钝化使金属的化学活动性大大降低，活动性大大降低，耐腐蚀性大大增强。耐腐蚀性大大增强。因此在常温下可以因此在常温下可以用铝槽车装运浓硝用铝槽车装运浓硝酸和浓硫酸。酸和浓硫酸。应用：应用：与非金属反应与非金属反应 结论：硝酸跟非金属反应，生成结论：硝酸跟非金属反应，生成NO2、 H2O和相应和相应的含氧酸的含氧酸硝酸还能氧化硝酸还能氧化HBr(Br-)、 HI(I-) 、H2S (S2-)、 SO2等具等具有还原性的化合物发生氧化还原反应，因此，不能用硝有还原性的化合物发生氧化还原反应，因此，不能用硝酸与有关的盐反应制取酸与有关的盐反应制取HI、 SO2、 H2S、 HBr等气体等气体小结：硝酸与金属反应时，稀硝酸的还原产物一般是小结：硝酸与金属反应时，稀硝酸的还原产物一般是NO，浓硝酸的还原产物一般是，浓硝酸的还原产物一般是NO2，而不像盐酸与金属而不像盐酸与金属反应那样生成反应那样生成H2。 C + HNO3（浓）= CO2+ NO2+ H2O0+5+4+44 4王水王水 浓浓HNO3和浓和浓HCl（体积比（体积比1:3）混合物，）混合物，能使一些不溶于硝酸能使一些不溶于硝酸的金属如的金属如Au、Pt等溶等溶解。解。(1) 氨在催化剂的作用下与氨在催化剂的作用下与氧气发生反应，生成一氧化氧气发生反应，生成一氧化氮；氮； 工业上制备硝酸的过程如下，试写出各步反应工业上制备硝酸的过程如下，试写出各步反应的化学方程式的化学方程式 ： 四、硝酸的工业制法四、硝酸的工业制法2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = 2HNO3 + NO4NH3+5O2 = 4NO+6H2O催化剂催化剂(2) 一氧化氮进一步被氧气一氧化氮进一步被氧气氧化成二氧化氮；氧化成二氧化氮； (3) 用水吸收二氧化氮生用水吸收二氧化氮生成硝酸。成硝酸。催化剂催化剂NH3空气空气空气空气NH3热交换器热交换器转化器转化器吸收塔吸收塔工业制备硝酸的流程工业制备硝酸的流程NO、O2、N2等等NO2、O2、N2等等HNO3H2O硝酸的用途氮氮 肥肥硝化纤维塑料硝化纤维塑料炸炸 药药染染 料料硝酸盐硝酸盐跟铜反应跟铜反应常温时，跟常温时，跟铁、铝反应铁、铝反应跟碳反应跟碳反应跟铂、金反跟铂、金反应应条件条件还原产还原产物物稀硫酸稀硫酸置换出置换出H2不反应不反应浓硫酸浓硫酸加热加热SO2钝化钝化加热反应加热反应稀硝酸稀硝酸NO还原为还原为NO不反应不反应浓硝酸浓硝酸NO2钝化钝化加热反应加热反应硫酸和硝酸的氧化性规律硫酸和硝酸的氧化性规律与金属活动性处于与金属活动性处于H之前的金属反应之前的金属反应,置换出置换出H2。加热下能与多数金属和非金属单质反应，放出加热下能与多数金属和非金属单质反应，放出SO2。能与多数金属单质反应，一般放出能与多数金属单质反应，一般放出NO。能与多数金属和非金属单质反应，一般放出能与多数金属和非金属单质反应，一般放出NO2。