3. 硫酸
⑴物理性质:无色粘稠状液体,沸点338℃,难挥发,浓度高于98%的又称“发烟硫酸” ①稀硫酸的性质:酸的通性。
a 吸水性,浓硫酸具有很强的吸水性,常作为干燥剂。
b 脱水性,浓硫酸能按水的组成脱去有机物中的氢氧。如使蔗糖炭化。
⑵化学性质: ②浓硫酸的特性 c氧化性:常温下,能使Fe 、Al钝化;加热时能溶解大多数金属
(除Au、Pt外) Cu + 2H2SO4
C+H2SO4
A.流程: S或含硫矿石煅烧生成SO2,将气体净化;
化氧化生成SO3;
进入接触室进行催
△ CuSO4 + SO2↑+ 2H2O;
△ CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O
将SO3进入吸收塔吸收生成H2SO4.
B设备: 沸腾炉:煅烧在沸腾炉中进行;产生的气体要进行除尘、洗涤、干燥
等净化处理。 S + O2
△ ⑶. H2SO4
的工业制法(接触法)
SO2 或 4FeS2 + 11O2
高温 2Fe2O3 +
8SO2(沸腾炉)
接触室:接触室中有多层催化剂,二氧化硫在催化剂的表面接触被氧化
成三氧化硫;中间有热交换器,是为了充分利用能量而设计。 ;2SO2 + O2
催化剂 加热 2SO3,(接触室)
吸收塔:由于三氧化硫与水的反应放热大,形成酸雾,会降低吸收效率, 因此改用98.3%的浓硫酸来吸收,同时采取逆流原理。SO3 + H2O == H2SO4.(吸收塔)
④尾气处理:因此尾气中仍然含有SO2气体,生产中常采用氨水吸收。 SO2 + 2NH3·H2O == (NH4)2SO3 + H2O,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O == 2 NH4HSO3. 4. 硫酸的用途:用于化肥、农药、医药、金属矿的处理等生产中
注意:
1)实验室制取H2S、 HBr、HI不能用H2SO4(浓)
原 因: H2S + H2SO4(浓) = S↓ + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO4(浓) = Br2 + SO2 + 2H2O 2HI + H2SO4(浓) = I2 + SO2 + 2H2O 应该用: H2SO4 ( 1:1体积比 ) 或浓H3PO4(它们氧化性弱,不会氧化H2S、 HBr、HI)
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2)C与浓H2SO4反应产物的鉴别:
操作顺序 ① ② ③ ④ ⑤ 仪器中盛装的药品 无水CuSO4 品红溶液 酸化的KMnO4溶液 品红溶液 澄清石灰水 各试剂的作用 鉴别H2O 鉴别SO2 除去SO2 鉴别SO2是否除净 鉴别CO2 应出现的现象 变蓝 红色褪去 紫色变浅甚至消失 红色不褪去 溶液变浑浊 注意:H2O一定要先鉴别,因为从其他水溶液中出来的气体会带出H2O
3)用 Na2SO3 +2HCl = 2NaCl + SO2↑+ H2O 原理制取的 SO2中含有HCl 和 H2O,如何除去: 操作顺序 仪器中盛装的药品 各试剂的作用 除去HCl的同时生成SO2 (NaHSO3 + HCl = Na Cl + SO2↑+ H2O) ① 先通入饱和NaHSO3溶液 再通入浓H2SO4 (不通入H2O除去HCl的原因:SO2也以 1:40 溶于H2O ) (不通入饱和Na2SO3溶液的原因:Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3) ② 除去H2O 例题、向下列溶液中通入过量CO2,最终出现浑浊的是()
A.氢氧化钙饱和溶液 B.苯酚钠饱和溶液 C.醋酸钠饱和溶液 D.氯化钙饱和溶液 答案:B。
4)硫化氢的化学性质 A.可燃性: 2H2S+O2 点燃 2S+2H2O(H2S过量)
点燃 2H2S+3O2 2SO2+2H2O(O2过量)
B.强还原性:常见氧化剂Cl2、Br2、O2、Fe3+、HNO3、KMnO4等,甚至SO2均可
将H2S氧化成S。
C.不稳定性:300℃以上易受热分解 ③H2S的水溶液叫氢硫酸,是二元弱酸。
(4)酸雨
酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质,其中又以硫酸为主。从污染源排放出来的SO2、NOx(NO、NO2)是酸雨形成的主要起始物,因为大气中的SO2在光照、烟尘中的金属氧化物等的作用下,经氧化、溶于水等方式形成H2SO4,而NO被空气中氧气氧化为NO2,NO2直接溶于水形成HNO3,造成了雨水pH值降低,便形成了酸雨。
硫酸型酸雨的形成过程为:气相反应:2SO2+O2=2SO3、SO3+H2O=H2SO4;液相反应:SO2+H2O=H2SO3、2H2SO3+O2=2H2SO4。总反应:
2SO2?2H2O?O2????????2H2SO4
Mn、Fe、Cu、V2?3?2?5?
硝酸型酸雨的形成过程为:2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO。 5)SO42—的鉴定
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(干扰离子可能有:CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+、PO43-等): 待测液子)
例1、标准状况下H2S和O2混合气体100mL,经点燃后反应至完全,所得气体经干燥后,恢复到原来状况时体积为10mL,该10mL气体可能是(2001年上海市高考题)
A.H2S、SO2 B.O2 C.H2S D.SO3 答案:C
例2、对下列事实的解释错误的是(2000年上海高考题)
A.在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象,说明浓硫酸具有脱水性 B.浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定
C.常温下,浓硝酸可以用铝贮存,说明铝与浓硝酸不反应
D.反应CuSO4+H2S→CuS↓+H2SO4能进行,说明硫化铜既不溶于水,也不溶于稀硫酸 答案:C。
例3、高温下硫酸亚铁发生如下反应:2FeSO4 氯化钡溶液中,得到的沉淀是 ( )
A.BaSO3和BaSO4 B.BaS C.BaSO3 D.BaSO4 答案:D
高温 澄清液白色沉淀(说明待测液中含有SO42-离
Fe2O3+SO2↑+SO3↑若将生成的气体通入
四、氮及其化合物
1、氮气的性质
(1)物理性质:无色无味的气体,难溶于水,是空气的主要成分。 ①通常情况氮气的性质比较稳定,常用作保护气 ②放电条件下与氧气反应:N2 + O2
(2)化学性质: ③与H2反应:N2 + 3H2
固氮的方法。)
自然固氮主要是雷雨和豆科植物的根瘤菌的固氮。
④与金属反应:3Mg + N2 ⑶ 用途:合成氨、保护气
通电 2NO,
催化剂 高温高压 2NH3 (工业合成氨的主要反应,也是人工
△ Mg3N2
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2、NO性质
(1)物理性质:无色、有毒、不溶于水的气体 ① 在空气中容易被氧化为NO2:
(2)化学性质: ②在有氧气的条件下,NO和O2混合气被水吸收:4NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3. ③ 不与碱作用生成盐
① 实验室制法:铜和稀硝酸 (3)制法: ② 工业制法:氨气和氧气制NO(氨的催化氧化)
3、NO2的性质:
(1)物理性质:红棕色、刺激性味有毒气体,溶于水
① 与水反应:3NO2 + 2H2O == 2HNO3 + NO
(2)化学性质: ②有氧气的条件下:4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3
③NO和NO2的混和气体也可以被碱液吸收:NO + NO2 + 2NaOH == 2NaNO2 + H2O ④ NO2?N2O4
(3)制法: 实验室制法:铜和浓硝酸
工业制法:NH3 NO NO2
4. NO、NO2的污染:
大气中的氮的氧化物主要来源于汽车的尾气和工业生产的尾气的排放等,大气中的NO、NO2不仅可以形成酸雨,也能形成光化学烟雾,还能破坏臭氧层。因此要严格控制氮的氧化物的排放。
5 氨气的性质
(1)物理性质:无色有刺激性味的气体,极易溶于水(1:700),易液化。
(2)分子结构:三角锥形极性分子
①与水反应:NH3 + H2O
NH3 H2O
NH4+ + OH,氨溶于水后,大部分
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氨分子与水反应生成一水合氨分子,一小部分一水合氨分子电离成铵根和氢氧根,因此氨水显碱性。可用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气的存在。
(3)化学性质:②易与酸反应:NH3 + H+ == NH4+,可用浓盐酸来检验氨气的存在,有白烟现象 催化剂 ③催化氧化:4NH3 + 5O2 △ 4NO + 6H2O(是工业生产硝酸的基础反应)。
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