資源簡介

專題4　硫、氮和可持續發展 知識點
硫酸型酸雨的成因和防治 ：
1．含硫燃料（化石燃料）的大量燃燒
涉及到的反應有：
①2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O = H2SO4
②SO2 + H2O H2SO3 2H2SO3 + O2 = 2H2SO4
2．防治措施：
①從根本上防治酸雨—開發、使用能代替化石燃料的綠色能源（氫能、核能、太陽能）
②對含硫燃料進行脫硫處理（如煤的液化和煤的氣化）
③提高環保意識，加強國際合作
SO2的性質及其應用
1．物理性質：無色、有刺激性氣味、有毒的氣體，易溶于水
* 大氣污染物通常包括：SO2、CO、氮的氧化物、烴、固體顆粒物（飄塵）等
2．SO2的化學性質及其應用
⑴SO2是酸性氧化物
SO2 + H2O H2SO3
SO2 + Ca(OH)2 ＝ CaSO3↓+ H2O；CaSO3 + SO2 + H2O ＝ Ca(HSO3)2
SO2 + 2NaOH ＝ Na2SO3 + H2O（實驗室用NaOH溶液來吸收SO2尾氣）
SO2 (少量)+2NaHCO3＝Na2SO3 + CO2 + H2O (常用飽和NaHCO3除去CO2中的SO2)
* 減少燃煤過程中SO2的排放（鈣基固硫法）
鈣基固硫CaCO3 CaO + CO2↑；CaO + SO2 ＝ CaSO3
SO2 + Ca(OH)2 ＝ CaSO3 + H2O 2CaSO3 + O2 ＝ 2CaSO4
氨水脫硫：SO2 + 2NH3＝(NH4)2SO3 2(NH4)2SO3 + O2 ＝ 2(NH4)2SO4
⑵SO2具有漂白性：常用于實驗室對SO2氣體的檢驗
漂白原理類型
①吸附型：活性炭漂白——活性炭吸附色素（包括膠體）
②強氧化型：HClO、O3、H2、Na2O2等強氧化劑漂白——將有色物質氧化，不可逆
③化合型：SO2漂白——與有色物質化合，可逆
⑶SO2具有還原性
2SO2 + O2 2SO3
SO2 + X2 + 2H2O ＝ 2HX + H2SO4
接觸法制硫酸
流程 設備 反應
生成二氧化硫 沸騰爐 S + O2 SO2 或4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2

SO2接觸氧化 接觸室 2SO2 + O2 2SO3
SO3的吸收 吸收塔 SO3 + H2O ＝ H2SO4
* 為了防止形成酸霧，提高SO3的吸收率，常用濃硫酸來吸收SO3得到發煙硫酸
硫酸的性質及其應用
1．硫酸的酸性：硫酸是二元強酸 H2SO4 ＝ 2H+ + SO42－ （具有酸的5點通性）
如：Fe2O3 + 3H2SO4 ＝ Fe2(SO4)3 + 3H2O 硫酸用于酸洗除銹
2．濃硫酸的吸水性：濃硫酸具有吸水性，通常可用作干燥劑(不可干燥堿性和還原性氣體)
3．濃硫酸的脫水性：濃硫酸將H、O按照2∶1的比例從物質中奪取出來，濃硫酸用作許多有機反應的脫水劑和催化劑。
4．濃硫酸的強氧化性：
Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
濃硫酸可以將許多金屬氧化：金屬 + 濃硫酸 → 硫酸鹽 + SO2↑+ H2O
濃硫酸的氧化性比稀硫酸強：濃硫酸的強氧化性由+6價的S引起，而稀硫酸的氧化性由H+引起（只能氧化金屬活動順序表中H前面的金屬）。
C + 2H2SO4(濃) CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O
硫及其化合物的相互轉化
1.不同價態的硫的化合物
-2價：H2S、Na2S、FeS；+4價：SO2、H2SO3、Na2SO3
+6價：SO3、H2SO4、Na2SO4、BaSO4、CaSO4 、FeSO4
2．通過氧化還原反應實現含不同價態硫元素的物質之間的轉化
－2 0 +4 +6
S S S S

SO42－離子的檢驗：SO42－ + Ba2+ ＝ BaSO4↓
取少量待測液 無明顯現象 產生白色沉淀
氮氧化物的產生及轉化
途徑一：雷雨發莊稼
N2+O2===2NO
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
途徑二：生物固氮
途徑三：合成氨 N2+3H2=======2NH3
氮氧化物的性質：
NO；無色無味的有毒氣體（中毒原理與CO相同），密度略小于空氣，微溶于水
2NO+O2===2NO2
NO2：紅棕色的具有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，能溶于水
3NO2+H2O===2HNO3+NO
4NO + 3O2 + 2H2O＝4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O＝4HNO3
氮肥的生產和使用
1.工業上合成氨 N2+3H2 ======= 2NH3
2.實驗室制取氨氣
① 2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O
② 加熱濃氨水
③ 濃氨水和堿石灰
3.氨氣的性質
：氨氣易溶于水，溶于水顯堿性，能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍。氨水易揮發，不易運輸，但成本低。氨水應在陰涼處保存。雨天、烈日下不宜施用氨態氮肥。
噴泉實驗：
與酸的反應 NH3 +HCl===NH4Cl（產生白煙） 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
催化氧化：4NH3 + 5O2 =======4NO + 6H2O (制備硝酸)
鹽：固態，易分解，易溶于水，與堿反應，產生而揮發。比易于保存和運輸，但成本更高。Cl-不被植物吸收，在土壤中積累，影響植物生長。不能在堿性土壤中使用，不能雨天使用。 NH4Cl===NH3↑+HCl↑（加熱分解NH4Cl晶體）
硝酸的性質
1.物理性質：無色，具有揮發性的液體
2.化學性質：
（1）不穩定性見光或加熱會分解釋放出氣體
4HNO3 == 4NO2↑+ O2↑+2H2O
（2）強氧化性
是一種強氧化性的酸，絕大多數金屬及許多非金屬單質能與硝酸反應.。
濃：
C+4HNO3==CO2↑+ 4NO2↑+2H2O 一般生成氣體。
稀： 一般生成氣體。
硝酸的制備：
設備 反應原理
轉化器 4NH3 + 5O2 =======4NO + 6H2O
熱交換器 2NO+O2===2NO2
吸收塔 3NO2+H2O===2HNO3+NO
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