高考化学 专题9 氧、硫及其化合物和环境保护

考试大纲考点2016全国2015全国1.了解常见非金属元素(O、S)单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素(O、S)单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用。氧、硫及其化合物的性质和应用【40%】全国,27,15分全国,8,6分环境污染与环境保护【5%】考试大纲考点2014全国自主命题地区1.了解常见非金属元素(O、S)单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。2.了解常见非金属元素(O、S)单质及其重要化合物对环境的影响。3.以上各部分知识的综合应用。氧、硫及其化合物的性质和应用【40%】2016上海,14,3分2016江苏,21,12分2015天津,1,6分2015上海,5,2分2014上海,五,12分2014上海,十,14分2014江苏,20,14分环境污染与环境保护【5%】2015江苏,1,2分2015浙江,7,6分2014天津,1,6分31.热点预测以环保问题为载体对SO2的制备和性质、H2SO4性质的考查是高考的热点,题型为选择题和非选择题,分值为215分。2.趋势分析预计2018年高考中会将氧、硫及其化合物的性质与其他元素化合物及氧化还原反应等知识结合,以实验题、工业生产流程题等形式进行考查。4一硫单质1.硫元素的存在形态物理性质俗称硫黄,淡黄色固体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳化学性质与金属反应Fe+SFeS(氧化性)2Cu+SCu2S(氧化性)2Na+SNa2S(氧化性)与非金属反应H2+SH2S(氧化性)S+O2SO2(还原性)与强氧化剂反应S+2H2SO4(浓)3SO2+2H2O(还原性)2.硫单质的物理、化学性质1一硫单质(1)汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理。(2)硫在过量、纯净的O2中燃烧的产物是SO2而不是SO3。(3)硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰。(4)硫与变价金属反应时,生成低价态金属硫化物,和变价金属与Cl2的反应情况不同,可对比记忆。(5)黑火药的成分为“一硫二硝三木炭”:S+2KNO3+3CK2S+3CO2+N2【拓展延伸】2二硫的氧化物SO2和SO3物理性质色、味、态无色、有刺激性气味的气体水溶性易溶(体积比为1 40)毒性有毒密度比空气的大(用向上排空气法收集)1.二氧化硫(SO2)3二硫的氧化物SO2和SO3化学性质酸性氧化物的通性与水反应SO2+H2O H2SO3使指示剂变色SO2能使紫色石蕊溶液变红与碱反应与碱性氧化物反应SO2+CaOCaSO3氧化性2H2S+SO23S+2H2O(产生淡黄色沉淀)还原性与O2反应2SO2+O22SO3与X2(Cl2、Br2、I2)的水溶液反应SO2+X2+2H2O2HX+H2SO4可被酸性KMnO4溶液、K2Cr2O7溶液、H2O2、Fe3+等氧化漂白性SO2能漂白某些有色物质(如品红溶液),但不能使紫色石蕊溶液等指示剂褪色4二硫的氧化物SO2和SO3【易错警示】(1)SO2的检验将气体通入品红溶液后,溶液褪色,加热后溶液又恢复到红色则可验证该气体是SO2。注意“加热”是必不可少的步骤,因为氯气也能使品红溶液褪色,但加热后溶液不会重新变红色。(2)SO2是典型的可溶性酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。2.三氧化硫(SO3)物理性质常温常压下为无色、易挥发的液体,熔点为16.8 ,沸点为44.8 化学性质酸性氧化物的通性与水反应SO3+H2OH2SO4(该反应放出大量的热)使指示剂变色SO3能使紫色石蕊溶液变红与碱反应SO3+2NaOHNa2SO4+H2O与碱性氧化物反应SO3+CaOCaSO4注意：标准状况下,SO3为固体,1molSO3的体积不为22.4L。5物理性质纯净的硫酸是无色油状液体,沸点高,难挥发,密度大于水(98%的浓H2SO4,密度为1.84 gcm-3),溶于水放出大量的热化学性质吸水性常用作干燥剂能干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4等不能干燥碱性气体,如NH3等还原性气体,如H2S、HBr、HI等脱水性将有机物中的氢、氧元素按原子个数2 1的比例脱去,如蔗糖脱水炭化强氧化性与活泼金属反应2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O,常温下浓硫酸使Fe、Al钝化与不活泼金属反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O与非金属反应C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O不挥发性用于制挥发性酸,如H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl、H2SO4(浓)+NaNO3NaHSO4+HNO31.硫酸的性质678【特别提醒】9化学式俗名颜色主要性质用途2CaSO4H2O熟石膏白色2CaSO4H2O+3H2O2(CaSO42H2O)塑像、模型、粉笔、医疗绷带等CaSO42H2O生石膏白色2(CaSO42H2O)3H2O+2CaSO4H2O水泥添加剂FeSO47H2O绿矾浅绿色暴露在空气中被氧化为三价铁盐用于配制蓝黑墨水,补血剂CuSO45H2O胆矾、蓝矾蓝色CuSO45H2OCuSO4(白)+5H2O配制波尔多液,镀铜液3.重要的硫酸盐10化学式俗名颜色主要性质用途BaSO4重晶石白色不溶于水和酸,不易被X射线透过白色颜料,医疗上用作“钡餐”Na2SO410H2O芒硝白色造纸,制缓泻剂、合成洗涤剂KAl(SO4)212H2O明矾白色净水剂3.重要的硫酸盐11四臭氧和过氧化氢物理性质常温、常压下,有特殊臭味的淡蓝色气体,密度比空气大化学性质极强的氧化性O3+2KI+H2O2KOH+I2+O2不稳定性2O33O2产生方式3O22O3 1.臭氧注意：(1)升高温度,O3的分解加快;(2)O3因具有强氧化性,常用于漂白和消毒。12四臭氧和过氧化氢2.过氧化氢(1)结构化学式:H2O2电子式:结构式:HOOH,H、O原子个数比为1 1,H2O2是既含极性键,又含非极性键的共价化合物。(2)化学性质不稳定性:2H2O22H2O+O2还原性:遇强氧化剂时,显还原性,如:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O。氧化性:遇较强还原剂时,显氧化性,如H2O2+2HII2+2H2O。13【拓展延伸】(1)在MnO2或FeCl3催化下,H2O2分解加快,常用于实验室制O2。(2)H2O2中O的化合价为-1,处于氧元素的中间价态,因而既有氧化性,又有还原性,但以氧化性为主。(3)H2O2常用于杀菌消毒、漂白,是H2O2的氧化性所致。(4)H2O2体现氧化性时,被还原为无污染的H2O,因而常用于除去还原性的杂质离子。C.H2O2既有氧化性,又有还原性,与KMnO4反应时表现H2O2的还原性D.H2O2作漂白剂是利用其氧化性,漂白原理与HClO类似,和SO2不同四臭氧和过氧化氢14【考法透析】一硫及其化合物之间的转化1【考法透析】一硫及其化合物之间的转化2【考法示例】1在下列物质转化中,A是一种正盐,D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,E是酸,当X无论是强酸还是强碱时,都有如下转化关系。ABCDE当X是强酸时,A、B、C、D、E均含同一种元素;当X是强碱时,A、B、C、D、E均含另外同一种元素。请回答下列问题:(1)A是,Y是,Z是。(2)当X是强酸时,E是,写出BC的化学方程式:。(3)当X是强碱时,E是,写出BC的化学方程式:。一硫及其化合物之间的转化3【考法示例】答案(1)(NH4)2SO2H2O(2)H2SO42H2S+3O22SO2+2H2O(3)HNO34NH3+5O24NO+6H2O解析由D的相对分子质量比C的相对分子质量大16,易联想D与C相比,分子增加1个氧原子,则D可能是氧化物。E为酸,则E应为含氧酸,而Y是能提供“O”的物质,Y为O2,Z为H2O。A为正盐,与强酸或强碱反应生成的物质都能连续两次被氧化,最后得到一种含氧酸,可推知,A与强碱反应时,A可能是铵盐:ANH3NONO2HNO3。A与强酸反应时,A可能为硫化物(含S2-):AH2SSO2SO3H2SO4。综上所述,可确定A是(NH4)2S。一硫及其化合物之间的转化4【突破攻略】除硫元素外,中学阶段常见的符合ABCD转化关系的还有:氮元素N2或NH3NONO2HNO3钠元素NaNa2ONa2O2NaOH碳元素CCOCO2H2CO3一硫及其化合物之间的转化5二二氧化硫的特性【考法透析】溶液紫色石蕊溶液加有酚酞的氢氧化钠溶液品红溶液酸性KMnO4溶液、溴水氢硫酸(H2S溶液)现象变红褪色褪色褪色生成淡黄色沉淀SO2的性质溶于水显酸性溶于水显酸性漂白性还原性氧化性1.SO2性质的多面性将SO2通入下列溶液中,观察到的现象及体现的SO2的性质如下:6二二氧化硫的特性2.鉴别SO2和CO2的方法SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊,若通入的气体过量,则沉淀都可消失。所以不能用澄清的石灰水鉴别SO2和CO2。通常可用以下方法:(1)根据物理性质。CO2无色无味;SO2无色,具有刺激性气味。(2)品红溶液。使品红溶液褪色的是SO2;不能使品红溶液褪色的是CO2。(3)酸性KMnO4溶液。使酸性KMnO4溶液褪色的是SO2;无明显现象的是CO2。(4)溴水。使溴水褪色的是SO2;无明显现象的是CO2。(5)硝酸酸化的硝酸钡溶液。产生白色沉淀的是SO2;无明显现象的是CO2。(6)FeCl3溶液。溶液颜色变浅的是SO2;无明显现象的是CO2。注意：SO2与CO2的鉴别主要是利用SO2的氧化性和还原性来进行。7二二氧化硫的特性2下列溶液能够区分SO2和CO2的是H2S溶液酸性KMnO4溶液新制氯水品红溶液A.只B.只C.除以外 D.全部答案D思路分析解答本题应注意以下两点:(1)根据SO2的氧化性和还原性来鉴别;(2)根据反应现象的差异来鉴别。解析SO2具有氧化性,能将H2S溶液氧化,生成单质硫(淡黄色沉淀),SO2也具有还原性,能被酸性KMnO4溶液和新制氯水氧化(溶液褪色),SO2还具有漂白性,能使品红溶液褪色,CO2没有这些性质,所以全部可以用来区别SO2和CO2。【考法示例】8二二氧化硫的特性【突破攻略】流程设计检验SO2除去SO2检验SO2是否除尽检验CO2选用试剂 品红溶液酸性KMnO4溶液品红溶液 澄清的石灰水预期现象褪色褪色不褪色变浑浊检验SO2和CO2混合气体中存在CO2的一般流程注意:有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅。9三浓硫酸的性质及综合实验探究【考法透析】10三浓硫酸的性质及综合实验探究【考法透析】3某研究性学习小组的同学对铜与浓硫酸的反应进行了探究并收集所生成的气体。实验中他们将一定量的铜片与一定体积的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,充分反应直到无气体生成,反应结束后发现铜片有剩余。实验装置如图所示:11三浓硫酸的性质及综合实验探究【考法透析】(1)装置C的作用是,B中a、b处有一处错误,请在图中将其改正过来。(2)针对铜片有剩余的原因,该小组的同学进行了充分讨论,并提出了两种假设。假设a:硫酸的用量不足,铜未反应完。假设b:。(3)为确定上述假设是否合理,该小组同学进行了如下实验。甲同学通过分液漏斗继续向烧瓶中加入一定量的浓硫酸并加热,发现铜片继续反应,写出铜与浓硫酸反应的化学方程式,甲同学由此认为假设a正确。12三浓硫酸的性质及综合实验探究【考法透析】主要的实验步骤预期现象和结论从烧瓶中取出适量的溶液放入试管中,然后向试管中加入 Na2CO3 溶液乙同学认为假设b正确,并设计如下实验证明自己的观点,请填写空白处。丙同学分析了甲的方案后认为该方案不能确保结论的准确性,理由是丁同学认为假设b正确,同时还认为验证假设b时,用BaCl2或铁粉代替Na2CO3也能达到目的,请对此作出评价。13三浓硫酸的性质及综合实验探究答案(1)吸收SO2,防止污染空气在图中将a管下端延长至接近瓶底位置(2)浓硫酸变为稀硫酸,不能与铜反应(3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O若有气泡产生,说明假设b成立,若无气泡产生,说明假设b不成立甲方案只能说明铜与浓硫酸在加热条件下反应,无法排除反应结束时存在稀硫酸的可能性反应结束后溶液中一定有CuSO4,故用BaCl2代替Na2CO3不能达到目的,但用铁粉代替Na2CO3可以达到目的。解析(1)产物SO2有毒,故应有尾气吸收装置;SO2的密度大于空气,用向上排空气法收集,应将a管下端伸入到接近瓶底的位置。(2)铜在加热的条件下可与浓硫酸反应但不与稀硫酸反应,故铜有剩余的另一种原因是浓硫酸变为稀硫酸后不能与铜反应。14三浓硫酸的性质及综合实验探究(3)如果硫酸有剩余的话,加入Na2CO3溶液后会产生气体,如果硫酸没有剩余,则不会产生气体。甲同学的方案中,无法排除烧瓶中有稀硫酸的可能,因此不能确定硫酸是否不足量。因为生成物有CuSO4,所以不能用BaCl2代替Na2CO3;但铁粉可以与H+反应产生气泡,故可用铁粉代替Na2CO3。【突破攻略】15四环境污染与环境保护【考法透析】1.酸雨(1)酸雨的形成pH5.6的降水称为酸雨,大量硫的氧化物和氮的氧化物散发到空气中,被雨水吸收后就形成了酸雨,酸雨的pH5.6(正常的雨水由于溶解了CO2而呈弱酸性,pH约为5.6)。(2)酸雨的危害及防治酸雨的危害:a.酸雨流入江河湖泊,导致鱼类死亡,影响水生生物的生长和繁殖;b.酸雨进入土壤,会使土壤酸化,营养元素流失,破坏农作物和树木的生长;c.酸雨腐蚀损坏桥梁、雕塑、建筑物、机器等;d.酸雨危害人体健康。酸雨的防治:a.消除污染源,研究开发能替代化石燃料的新能源(如氢能、太阳能、核能等);b.利用化学手段对含硫燃料预先进行脱硫处理,以降低二氧化硫的排放,对含SO2的废气进行处理或回收利用;c.提高全民的环境保护意识。16四环境污染与环境保护【考法透析】污染类型污染原因温室效应CO2排放量过多,造成全球气温上升赤潮/水华大量富含N、P等营养物质的废水的排放,使水体富营养化臭氧层空洞 氟氯代烷、氮的氧化物等的大量排放使臭氧层大量损耗光化学污染 主要是由氮的氧化物(主要指NO2)和碳氢化合物引起白色污染主要是由废弃的难降解的塑料类制品造成食品污染人类在动物饲养和植物培养过程中,使用大量的生长激素、农药、化肥等造成的飘尘烟雾、尘埃、煤灰或冷凝汽化物的固体长时间悬浮于空气中造成的2.其他常见的环境污染17四环境污染与环境保护【考法透析】3.工业尾气及其主要成分(1)硫酸厂尾气:SO2、O2、N2等,一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气:NO、NO2、N2、O2等,一般用NaOH溶液吸收。(3)高炉煤气:CO、CO2、N2等,一般回收利用。(4)炼钢烟气:Fe2O3烟尘、CO等,一般回收利用。(5)焦炉气:H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等,可用作燃料。(6)氯碱工业:Cl2,一般用NaOH溶液吸收。18四环境污染与环境保护【考法示例】4某市一所中学的研究性学习小组的同学在学习了硫与氮的氧化物后,决定对造成本市严重空气污染的主要原因进行探究,他们通过查阅数据与请教老师后,将造成空气污染的主要原因归为如下4种:A.燃烧农作物秸秆B.燃烧煤C.粉尘污染D.机动车尾气污染随后他们对本市不同群体的人士进行了问卷调查,调查结果如图所示(调查对象为200名普通市民和200名环保人士)。图一:市民的观点 图二:环保人士的观点19四环境污染与环境保护测量编号1234567pH4.954.944.934.894.884.884.88(1)市民认为造成本市空气污染的最主要的原因是(填代号,下同),环保人士认为造成本市空气污染的最主要的原因是。(2)下面是该研究性小组的同学对这次调查结果的分析,你认为合理的是。a.粉尘污染更具有普遍性b.政府应加强对科普知识的宣传教育c.市民对煤化学成分缺乏正确的认识d.政府应加大在清洁能源上的投入(3)B原因产生的主要污染气体是,空气中该成分含量较高时,会导致酸雨的形成。该小组的同学取某次降雨时的雨水用pH计(能较准确测量pH的仪器)测量其pH(每次测量间隔30分钟),测量结果如表所示。20四环境污染与环境保护21【方法突破】漂白原理类型用于漂白的物质实际参与漂白的物质漂白原理变化类别漂白特点能漂白的物质(适用范围)吸附作用型活性炭活性炭吸附漂白物理变化物理漂白,不可逆一般用于溶液中漂白常见的漂白剂的漂白原理及适用范围1漂白原理类型用于漂白的物质实际参与漂白的物质漂白原理变化类别漂白特点能漂白的物质(适用范围)强氧化剂型氯气次氯酸利用次氯酸的强氧化性进行漂白化学变化氧化还原漂白,不可逆可以漂白所有有机色质次氯酸盐次氯酸过氧化钠过氧化氢过氧化氢的氧化性化学变化氧化还原漂白,不可逆可以漂白所有有机色质过氧化氢2漂白原理类型用于漂白的物质实际参与漂白的物质漂白原理变化类别漂白特点能漂白的物质(适用范围)加合反应型二氧化硫二氧化硫二氧化硫与有色物质化合生成不稳定的无色物质化学变化非氧化还原漂白,可逆具有选择性,如品红、棉麻、草等35下列由相关实验现象所推出的结论正确的是A.Cl2、SO2均能使品红溶液褪色,说明二者均有氧化性B.SO2使溴水或酸性KMnO4溶液褪色,说明SO2有漂白性C.SO2、次氯酸钠溶液均能使品红溶液褪色,说明两者都有漂白性D.SO2和Cl2都有漂白性,所以两者混合后能增强漂白效果答案C解析氯气和水反应生成的次氯酸有强氧化性,次氯酸的强氧化性可使品红溶液褪色;二氧化硫和品红反应生成无色物质而使品红溶液褪色,只能说明二氧化硫具有漂白性不能说明其具有氧化性,A项错误;SO2可使溴水或酸性KMnO4溶液褪色,都不是SO2的漂白性所致,褪色的原因是SO2的还原性,分别发生氧化还原反应:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,5SO2+2KMnO4+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4,B【考法示例】4【考法示例】项错误;二氧化硫使品红溶液褪色是由于其具有漂白性,次氯酸钠溶液因为具有强氧化性而具有漂白性,故可使品红溶液褪色,C项正确;SO2和Cl2按物质的量之比1 1混合后,生成硫酸和盐酸,则没有漂白性,D项错误。领悟整合漂白是指使有机色质褪色,漂白剂不一定能使无机色质(如KMnO4、CuSO45H2O等)褪色,即使能使无机色质褪色(如SO2使酸性KMnO4溶液褪色),也不称为漂白作用。某些漂白剂也可用于消毒,如新制氯水、漂白粉、H2O2、O3等,它们的漂白与消毒都是以强氧化性为基础。SO2也可用于漂白和消毒,但Na2O2不能作消毒剂,原因是其会与水反应生成强腐蚀性的NaOH。SO2不能漂白酸碱指示剂,只能使紫色的石蕊试液变红,但不能使之褪色。5