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化学第三节 硫和氮的氧化物导学案
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这是一份化学第三节 硫和氮的氧化物导学案，共17页。学案主要包含了硫的氧化物，一氧化氮和二氧化氮，SO2与NO2对大气的污染等内容，欢迎下载使用。
一、硫
1．硫的存在形式
2．物理性质
3.从化合价的角度认识硫单质的化学性质
(3)与强氧化剂反应(如浓硫酸)：S＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) 3SO2↑＋2H2O，表现还原性。
(4)与NaOH溶液反应：3S＋6NaOH eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，表现氧化性和还原性。
(1)(知识前后串联)同一物质在同一反应中既可以作氧化剂又可以作还原剂，反应3S＋6NaOH eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是多少？
提示：3 ml S中，2 ml S化合价降低，作氧化剂，1 ml S化合价升高，作还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1。
(2)(情境思考)汞是电池、采矿等行业常用的重金属之一，汞蒸气可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体造成人体中毒。若打破温度计水银球，应撒什么物质处理？
提示：硫粉。汞与硫单质反应生成硫化汞。
二、硫的氧化物
1．二氧化硫
(1)物理性质
二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体，是大气污染物之一；易溶于水，通常状况下，1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
①具备酸性氧化物的通性，写出下列反应的化学方程式：
酸性氧化物的通性
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(与H2O反应：SO2＋H2O⇌H2SO3,与足量NaOH溶液反应：,SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O))
②具有漂白性。
SO2能与某些有色物质生成不稳定的无色物质，而使其褪色。
③具有还原性。
还原性 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(O2：2SO2＋O2\(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3,氯水：SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4))
(3)用途
①漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等；
②用于杀菌消毒。
实验探究：
2.三氧化硫
(1)物理性质：熔点16.8℃，沸点44.8℃，常温下为液态，标准状况下为固态。
(2)化学性质：SO3具有酸性氧化物的通性。主要反应如下：
(情境思考)某同学发现夏天爷爷买的白草帽，用了一段时间后变黄了，通过询问身边的人了解到草帽是用“硫黄熏”过的，你是否认可该说法？白草帽变黄的原因是什么？
提示：“硫黄熏”这个说法不准确，漂白的原理是利用硫黄在加热条件下与氧气反应生成SO2，SO2具有漂白性将草帽漂白，并非硫黄直接作用；SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质，在受热(太阳光照射)等条件下分解放出SO2，又会恢复原色。
三、一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
2.化学性质
写出下列反应的化学方程式
(1)N2和O2反应：N2＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温或放电)) 2NO。
(2)NO与O2反应：2NO＋O2===2NO2。
(3)NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(情境思考)某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加，但树木、灌木、草等植被非常茂密，很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗？
提示：雷雨天时在闪电的作用下，空气中的氮气与氧气反应生成NO，然后发生NO→NO2→HNO3，HNO3随雨水进入土壤，为植被提供了丰富的氮肥。
四、SO2与NO2对大气的污染
1．SO2、NO2的来源、危害和防治措施
2.酸雨
(1)概念：pH＜5.6的降水。
(2)成因：主要是大气中的SO2与NO2溶于水形成的。
(3)两种类型：
(情境思考)我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，收集到的酸雨样品，放置时间稍长，酸性反而越强，原因是什么？
提示：酸雨中的H2SO3为中强酸，易被O2氧化为酸性强的H2SO4：2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。
知识点一 SO2的性质再认识
1．SO2不能漂白酸碱指示剂，如只能使紫色的石蕊溶液变红，但不能使之褪色。
2．SO2的漂白性和还原性的区别
SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性，加热后溶液颜色复原；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性，加热后溶液颜色不复原。
3．SO2氧化性的表现
SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀，表现了SO2的氧化性。
4．三类漂白剂的异同
某化学兴趣小组从新闻中得知，管理部门从两种南瓜籽中检出二氧化硫；不法商贩常常采用加热硫的方法来熏制食品，达到漂白的目的。根据所学知识可以采用什么方法检验漂白过程使用了SO2？(科学探究与创新意识)
提示：SO2漂白后得到的无色物质不稳定，受热分解，恢复原色。
(情境应用)葡萄酒的发酵离不开二氧化硫，葡
萄汁的发酵是由酵母菌来完成，但还有一些杂菌也可以在其中生长。所以，要让葡萄汁按照人们的希望转化，必须有一个因素来控制它们，那就是二氧化硫，这是利用二氧化硫的毒性“以毒攻毒”吗？二氧化硫的作用是什么？体现了什么性质？(宏观辨识与微观探析)
提示：不是以毒攻毒，因为SO2有还原性，葡萄酒的发酵过程中，需要二氧化硫防腐、抗氧化等。
【典例】(2020·聊城高一检测)下列说法正确的是( )
A．SO2具有漂白性，能使品红溶液和酸性KMnO4溶液褪色且常作食品的漂白剂
B．活性炭、胶体、H2O2、O3等都有漂白性
C．氯气具有漂白性
D．Na2O2也有漂白性，其漂白原理和SO2相似
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)SO2具有还原性，可以使一些具有氧化性的有色溶液褪色。
(2)氯气本身没有漂白性，与水反应生成的次氯酸具有漂白性。
【解析】选B。SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为其具有还原性而不是漂白性，且SO2有毒，不能用于食品漂白，A错误；活性炭、胶体具有吸附性，能吸附色素，H2O2、O3、Na2O2等有强氧化性，能氧化色素，B正确，D错误；氯气没有漂白性，C错误。
【母题追问】(1)将A中反应后的溶液加热分别有什么现象？
提示：加热褪色后的品红溶液恢复红色，而加热褪色后的酸性KMnO4溶液无明显现象。
(2)上题涉及的物质既能用于漂白又能用于杀菌消毒的有哪些？
提示：H2O2、O3、氯气、Na2O2。既能漂白又能杀菌消毒的物质具有(或与水反应产生的物质具有)强氧化性。
SO2和Cl2的漂白性比较
(2020·大连高一检测)如图所示，利用培养皿探究SO2的性质。实验时向Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一培养皿扣在上面。表中对实验现象的描述或解释不正确的是( )
【解析】选D。A项，SO2＋Ba(OH)2===BaSO3↓＋H2O，正确；B项，SO2溶于水生成H2SO3，进而与Na2S溶液反应生成S单质，正确；D项，SO2中和了NaOH溶液，不是漂白性，错误。
知识点二 SO2和CO2的多角度鉴别
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都会消失，故不能用澄清石灰水[或Ba(OH)2]鉴别SO2和CO2。通常用以下方法鉴别。
1．(教材二次开发)教材中描述“二氧化硫是一种酸性氧化物”，CO2也是一种酸性氧化物，将足量CO2缓慢通入澄清石灰水中，什么现象？如何书写反应的化学方程式？若为SO2呢？
提示：先变浑浊后变澄清； CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O、CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。先变浑浊后变澄清；SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O、CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2。
2．(思维升华)在BaCl2溶液中通入CO2、SO2气体，均未见沉淀生成，通入Cl2、H2S等可否产生沉淀？写出与SO2气体有关反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。(宏观辨识与微观探析)
提示：CO2中无现象，SO2中产生沉淀。SO2＋Cl2＋2H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Cl－＋
4H＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋Ba2＋===BaSO4↓(或SO2＋Cl2＋2H2O＋Ba2＋===BaSO4↓＋2Cl－＋4H＋)；2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。
【典例】化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分，将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现溶液又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想①：该气体为CO2。
猜想②：该气体为SO2。
猜想③：________。
为了验证猜测，该小组设计实验加以探究。
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入。
(1)B中应该装下列________试剂(填字母)。
A．NaCl溶液B．酸性KMnO4溶液
C．盐酸 D．澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是____________________________________________。
(3)D中澄清石灰水的作用是__________________________________________。
通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：
①A中品红溶液褪色 ②C中品红溶液不褪色
③D中澄清石灰水变浑浊
[得出结论]
(4)由上述现象，该小组同学确认该气体的成分为_________________________
___________________________________________________________________。
【思维建模】检验SO2和CO2同时存在的思维流程：检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2。
【解析】回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体，只有CO2和SO2，所以提出的猜想是：①气体为CO2；②气体为SO2；③气体为CO2和SO2的混合气体。要验证气体的成分，必须先验证SO2是否存在，并除尽，再验证CO2气体的存在，因为SO2的存在对CO2的验证有干扰。
答案：气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B (2)验证混合气体中是否含有SO2
(3)验证混合气体中是否含有CO2
(4)CO2和SO2的混合气体
【母题追问】(1)装置B中试剂能否使用氢氧化钠溶液，还可以使用什么试剂？
提示：不能。还可使用溴水。若用氢氧化钠溶液，CO2也被吸收，则无法检验，溴水可以吸收SO2而不影响CO2。
(2)若装置按DABC连接，能否证明未知气体的成分为CO2、SO2的混合气体？
提示：不可以。澄清石灰水变浑浊，品红溶液褪色可能只有SO2。
下列几种溶液既能鉴别CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是( )
A．NaOH溶液 B．酸性KMnO4
C．饱和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
【解析】选B。SO2、CO2都能与NaOH溶液反应，但都无明显现象，无法鉴别SO2、CO2。CO2与酸性KMnO4溶液不反应；SO2能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，使之颜色褪去或变浅，这样既检验了SO2的存在，又除去了SO2。饱和NaHCO3溶液虽然能除去SO2，但没有明显现象，不能检验SO2的存在。澄清石灰水能与CO2反应，也能与SO2反应，且现象相同，不能用来鉴别CO2和SO2。
知识点三 氮的氧化物溶于水的计算
1．相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①
2NO＋O2===2NO2 ②
由方程式①×2＋②得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
由方程式①×2＋②×3得：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
2．氮的氧化物溶于水的三种类型
(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。
(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：
(3)NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：
1．(思维升华)NO应该用什么方法收集？NO2若用排水法收集会得到什么气体？
提示：NO不溶于水，应用排水法收集，NO2与水反应生成NO，应该用排空气法收集，若用排水法收集，将会得到NO。
2．(教材二次开发)教材[科学探究]“请你设计实验，要求尽可能多地使试管中的二氧化氮被水吸收”，现将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。
(1)图1试管中观察到的实验现象是什么？NO2与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO2完全转化成HNO3?
提示：红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，NO2完全转化成HNO3。
(2)图2试管中观察到的实验现象是什么？NO与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO完全转化成HNO3？(科学探究与创新意识)
提示：无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，NO完全转化成HNO3。
【典例】(2021·临沂高一检测)将盛有1 ml NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 ml O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为( )
A．1∶2 B．2∶5
C．3∶7 D．无法确定
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)NO2与O2混合物完全溶于水的比值为4∶1。
(2)NO与O2混合物完全溶于水的比值为4∶3。
【解析】选C。设1 ml NO和NO2的混合气体中有a ml NO和(1－a) ml NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得： eq \f(3,4) a＋ eq \f(1－a,4) ＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。
【母题追问】(1)若将盛有1 ml NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 ml，则NO与NO2体积比为多少？(关键能力—分析与推测)
提示：1∶9。设n(NO2)＝a ml
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 气体减少
3 ml 1 ml 2 ml
a ml (1－0.4) ml
a＝0.9
故NO与NO2体积比为1∶9。
(2)若将盛有1 ml NO和NO2混合气体(两者体积之比为1∶1)的试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少 O2？(关键能力—分析与推测)
提示：0.5 ml。通入的氧气的物质的量为 eq \f(3,4) ×0.5 ml＋ eq \f(0.5,4) ml＝0.5 ml。
【规律方法】氮氧化物溶于水的反应规律
分析氮氧化物溶于水的问题时，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是( )
【解析】选B。根据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，剩余气体是反应前的 eq \f(1,3) ，故B项正确；NO不溶于水，对应D项；SO2对应A项；Cl2对应C项。
三言两语话重点
1．理解三类漂白原理：吸附型、氧化型和化合型。
2．熟记七个重点化学方程式
(1)SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O
(2)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
(3)SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
(4)2NO＋O2===2NO2
(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(6)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(7)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
3．明确两种大气污染物
SO2导致酸雨；NOx导致酸雨或光化学烟雾。
1．下列因果关系不正确的是( )
【解析】选A。A项，温室效应是CO2的大量排放导致的，植树造林可降低空气中CO2的浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化合物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。
2．绿色植物是空气天然的“净化器”，研究发现，1公顷柳杉每月可以吸收160 kg SO2。下列物质中不能用于吸收空气中的SO2的是( )
A．AlCl3 B．CaO C．NaOH D．NH3·H2O
【解析】选A。SO2属于酸性氧化物，能够跟碱性氧化物或碱发生反应而被吸收。
3.KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液中，溶液先变蓝后褪色。此过程中二氧化硫表现出( )
A．酸性 B．还原性 C．氧化性 D．漂白性
【解析】选B。将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液，溶液先变蓝后褪色，说明先生成碘，碘继续与二氧化硫反应生成HI和硫酸，发生I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI，反应中二氧化硫表现还原性。
4．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过( )
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．H2O D．浓硫酸
【解析】选C。通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不与NO2反应；由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。
5．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后气体体积减小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是( )
A．5∶3 B．3∶5
C．3∶2 D．2∶3
【解析】选C。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应中3体积NO2转化为1体积NO，反应后气体体积减少2体积。则当气体体积减少20 mL时，NO2的体积是30 mL，NO的体积是20 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是3∶2，故选C。
素养新思维
6．某化学兴趣小组从新闻中得知，管理部门从两种南瓜子检出二氧化硫的现象；于是查阅资料得知：二氧化硫是食品加工过程中常用的漂白剂、防腐剂和抗氧化剂。不法商贩常常采用加热硫黄的方法来熏制食品，达到漂白的效果。
(1)根据所学知识可以采用什么方法检测漂白方法使用了SO2？____________________________。
(2)SO2作防腐剂和抗氧化剂体现SO2的____________。
(3)采用加热硫黄的方法来熏制食品时发生反应的化学方程式为____________________________。
(4)为确定某纯净气体X的成分，进行了如下几种实验，其中不正确的是______。
【解析】(1)SO2漂白后得到的无色物质不稳定，受热分解，恢复原色。
(2)SO2具有还原性，可用作抗氧化剂。
(3)硫黄在点燃条件下与氧气反应生成SO2。
(4)能使酸性KMnO4溶液褪色且有刺激性气味的气体还有HCl等，A项错误；能使澄清石灰水变浑浊的气体有CO2、SO2，但前者无气味，B项正确；使品红溶液褪色且加热又恢复红色的气体只有SO2，C项正确；SO2不能漂白紫色石蕊溶液，D项正确。
答案：(1)取漂白后的物质加热，若恢复原色，则采用SO2进行漂白 (2)还原性 (3)S＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) SO2 (4)A俗称
颜色状态
溶解性
硫黄
黄色晶体
不溶于水
微溶于酒精
易溶于
CS2
实验操作
实验现象
结论
试管中液面上升
SO2易溶于水
溶液颜色变红色
SO2的水溶液显酸性
振荡后溶液红色褪去，再加热溶液又恢复红色
SO2具有漂白性，但生成的无色物质不稳定
色、态
气味
密度
溶解性
毒性
N2
无色气体
无味
与空气接近
不溶于水
无毒
NO
无色气体
无味
比空气略大
不溶于水
有毒
NO2
红棕色气体
刺激性气味
比空气大
易溶于水
有毒
SO2
NO2
来源
来自煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼、汽车尾气、硫酸厂的尾气
主要来自汽车尾气、硝酸厂的尾气
危害
①引起大气污染，直接危害人体健康
②溶于水形成酸雨
防治
措施
①调整能源结构，发展清洁能源
②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2、NO2的排放
③加强工厂废气的回收处理
④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
类型
原理
举例
特点
备注
氧化型
将有机色质内部“生色团”破坏掉
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等
不可逆、持久
无选
择性
加合型
与有机色质内部“生色团”化合成无色物质
SO2
可逆、
不持久
有选
择性
吸附型
将有色物质吸附而褪色
活性炭
物理变化
吸附
色素
选项
实验现象
解释
A
Ba(OH)2溶液变浑浊
SO2与Ba(OH)2溶液反应产生了BaSO3沉淀
B
Na2S溶液变浑浊
SO2与Na2S溶液反应产生了S单质
C
KMnO4溶液褪色
SO2具有还原性
D
NaOH的酚酞溶液褪色
SO2具有漂白性
试剂
品红
溶液
氢硫酸
高锰酸
钾溶液
溴水
碘水
(含淀粉)
现象及
结论
使品红溶
液褪色的
是SO2；不
能使品红
溶液褪色
的是CO2
出现浑
浊的是
SO2，无
明显现
象的是
CO2
使紫色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
使橙色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
使蓝色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
x＝ eq \f(V（NO2）,V（O2）)
0x＝ eq \f(4,1)
x> eq \f(4,1)
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO2过量又发生反应①，只剩余NO
x＝ eq \f(V（NO）,V（O2）)
0x＝ eq \f(4,3)
x> eq \f(4,3)
反应情况
O2过量，剩余O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO过量，剩余NO
选项
原因
结果
A
植树造林
温室效应
B
SO2和NO2大量排放
酸雨
C
汽车尾气的排放
光化学烟雾
D
含氮、磷等生活废水的大量排放
赤潮
选项
操作(现象)
结论
A
闻X气味(有刺激性) eq \(――→,\s\up7(通入)) 酸性KMnO4溶液(褪色)
X一定
是SO2
B
闻X气味(有刺激性) eq \(――→,\s\up7(通入)) 澄清石灰水(变浑浊)
X一定是SO2
C
X eq \(――→,\s\up7(通入)) 品红溶液(褪色) eq \(――→,\s\up7(△)) 变红色
X一定是SO2
D
X eq \(――→,\s\up7(通入)) 紫色石蕊溶液(先变红色后褪色)
X一定不是SO2
一、硫
1．硫的存在形式
2．物理性质
3.从化合价的角度认识硫单质的化学性质
(3)与强氧化剂反应(如浓硫酸)：S＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) 3SO2↑＋2H2O，表现还原性。
(4)与NaOH溶液反应：3S＋6NaOH eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，表现氧化性和还原性。
(1)(知识前后串联)同一物质在同一反应中既可以作氧化剂又可以作还原剂，反应3S＋6NaOH eq \(=====,\s\up7(△)) 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是多少？
提示：3 ml S中，2 ml S化合价降低，作氧化剂，1 ml S化合价升高，作还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1。
(2)(情境思考)汞是电池、采矿等行业常用的重金属之一，汞蒸气可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体造成人体中毒。若打破温度计水银球，应撒什么物质处理？
提示：硫粉。汞与硫单质反应生成硫化汞。
二、硫的氧化物
1．二氧化硫
(1)物理性质
二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体，是大气污染物之一；易溶于水，通常状况下，1体积水溶解约40体积SO2。
(2)化学性质
①具备酸性氧化物的通性，写出下列反应的化学方程式：
酸性氧化物的通性
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(与H2O反应：SO2＋H2O⇌H2SO3,与足量NaOH溶液反应：,SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O))
②具有漂白性。
SO2能与某些有色物质生成不稳定的无色物质，而使其褪色。
③具有还原性。
还原性 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(O2：2SO2＋O2\(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3,氯水：SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4))
(3)用途
①漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等；
②用于杀菌消毒。
实验探究：
2.三氧化硫
(1)物理性质：熔点16.8℃，沸点44.8℃，常温下为液态，标准状况下为固态。
(2)化学性质：SO3具有酸性氧化物的通性。主要反应如下：
(情境思考)某同学发现夏天爷爷买的白草帽，用了一段时间后变黄了，通过询问身边的人了解到草帽是用“硫黄熏”过的，你是否认可该说法？白草帽变黄的原因是什么？
提示：“硫黄熏”这个说法不准确，漂白的原理是利用硫黄在加热条件下与氧气反应生成SO2，SO2具有漂白性将草帽漂白，并非硫黄直接作用；SO2与有色物质结合生成不稳定的无色物质，在受热(太阳光照射)等条件下分解放出SO2，又会恢复原色。
三、一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
2.化学性质
写出下列反应的化学方程式
(1)N2和O2反应：N2＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温或放电)) 2NO。
(2)NO与O2反应：2NO＋O2===2NO2。
(3)NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(情境思考)某山谷经常电闪雷鸣、雷雨交加，但树木、灌木、草等植被非常茂密，很少有人敢进入这个山谷。你能解释该山谷植被茂密的原因吗？
提示：雷雨天时在闪电的作用下，空气中的氮气与氧气反应生成NO，然后发生NO→NO2→HNO3，HNO3随雨水进入土壤，为植被提供了丰富的氮肥。
四、SO2与NO2对大气的污染
1．SO2、NO2的来源、危害和防治措施
2.酸雨
(1)概念：pH＜5.6的降水。
(2)成因：主要是大气中的SO2与NO2溶于水形成的。
(3)两种类型：
(情境思考)我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，收集到的酸雨样品，放置时间稍长，酸性反而越强，原因是什么？
提示：酸雨中的H2SO3为中强酸，易被O2氧化为酸性强的H2SO4：2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。
知识点一 SO2的性质再认识
1．SO2不能漂白酸碱指示剂，如只能使紫色的石蕊溶液变红，但不能使之褪色。
2．SO2的漂白性和还原性的区别
SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性，加热后溶液颜色复原；SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性，加热后溶液颜色不复原。
3．SO2氧化性的表现
SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀，表现了SO2的氧化性。
4．三类漂白剂的异同
某化学兴趣小组从新闻中得知，管理部门从两种南瓜籽中检出二氧化硫；不法商贩常常采用加热硫的方法来熏制食品，达到漂白的目的。根据所学知识可以采用什么方法检验漂白过程使用了SO2？(科学探究与创新意识)
提示：SO2漂白后得到的无色物质不稳定，受热分解，恢复原色。
(情境应用)葡萄酒的发酵离不开二氧化硫，葡
萄汁的发酵是由酵母菌来完成，但还有一些杂菌也可以在其中生长。所以，要让葡萄汁按照人们的希望转化，必须有一个因素来控制它们，那就是二氧化硫，这是利用二氧化硫的毒性“以毒攻毒”吗？二氧化硫的作用是什么？体现了什么性质？(宏观辨识与微观探析)
提示：不是以毒攻毒，因为SO2有还原性，葡萄酒的发酵过程中，需要二氧化硫防腐、抗氧化等。
【典例】(2020·聊城高一检测)下列说法正确的是( )
A．SO2具有漂白性，能使品红溶液和酸性KMnO4溶液褪色且常作食品的漂白剂
B．活性炭、胶体、H2O2、O3等都有漂白性
C．氯气具有漂白性
D．Na2O2也有漂白性，其漂白原理和SO2相似
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)SO2具有还原性，可以使一些具有氧化性的有色溶液褪色。
(2)氯气本身没有漂白性，与水反应生成的次氯酸具有漂白性。
【解析】选B。SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为其具有还原性而不是漂白性，且SO2有毒，不能用于食品漂白，A错误；活性炭、胶体具有吸附性，能吸附色素，H2O2、O3、Na2O2等有强氧化性，能氧化色素，B正确，D错误；氯气没有漂白性，C错误。
【母题追问】(1)将A中反应后的溶液加热分别有什么现象？
提示：加热褪色后的品红溶液恢复红色，而加热褪色后的酸性KMnO4溶液无明显现象。
(2)上题涉及的物质既能用于漂白又能用于杀菌消毒的有哪些？
提示：H2O2、O3、氯气、Na2O2。既能漂白又能杀菌消毒的物质具有(或与水反应产生的物质具有)强氧化性。
SO2和Cl2的漂白性比较
(2020·大连高一检测)如图所示，利用培养皿探究SO2的性质。实验时向Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸，立即用另一培养皿扣在上面。表中对实验现象的描述或解释不正确的是( )
【解析】选D。A项，SO2＋Ba(OH)2===BaSO3↓＋H2O，正确；B项，SO2溶于水生成H2SO3，进而与Na2S溶液反应生成S单质，正确；D项，SO2中和了NaOH溶液，不是漂白性，错误。
知识点二 SO2和CO2的多角度鉴别
SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都会消失，故不能用澄清石灰水[或Ba(OH)2]鉴别SO2和CO2。通常用以下方法鉴别。
1．(教材二次开发)教材中描述“二氧化硫是一种酸性氧化物”，CO2也是一种酸性氧化物，将足量CO2缓慢通入澄清石灰水中，什么现象？如何书写反应的化学方程式？若为SO2呢？
提示：先变浑浊后变澄清； CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O、CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2。先变浑浊后变澄清；SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O、CaSO3＋SO2＋H2O===Ca(HSO3)2。
2．(思维升华)在BaCl2溶液中通入CO2、SO2气体，均未见沉淀生成，通入Cl2、H2S等可否产生沉淀？写出与SO2气体有关反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。(宏观辨识与微观探析)
提示：CO2中无现象，SO2中产生沉淀。SO2＋Cl2＋2H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Cl－＋
4H＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋Ba2＋===BaSO4↓(或SO2＋Cl2＋2H2O＋Ba2＋===BaSO4↓＋2Cl－＋4H＋)；2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O。
【典例】化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分，将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现溶液又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。
[提出猜想]
猜想①：该气体为CO2。
猜想②：该气体为SO2。
猜想③：________。
为了验证猜测，该小组设计实验加以探究。
[实验探究]
该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入。
(1)B中应该装下列________试剂(填字母)。
A．NaCl溶液B．酸性KMnO4溶液
C．盐酸 D．澄清石灰水
(2)A中品红溶液的作用是____________________________________________。
(3)D中澄清石灰水的作用是__________________________________________。
通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：
①A中品红溶液褪色 ②C中品红溶液不褪色
③D中澄清石灰水变浑浊
[得出结论]
(4)由上述现象，该小组同学确认该气体的成分为_________________________
___________________________________________________________________。
【思维建模】检验SO2和CO2同时存在的思维流程：检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2。
【解析】回忆学过的能使澄清石灰水先变浑浊又变澄清的气体，只有CO2和SO2，所以提出的猜想是：①气体为CO2；②气体为SO2；③气体为CO2和SO2的混合气体。要验证气体的成分，必须先验证SO2是否存在，并除尽，再验证CO2气体的存在，因为SO2的存在对CO2的验证有干扰。
答案：气体为CO2和SO2的混合气体
(1)B (2)验证混合气体中是否含有SO2
(3)验证混合气体中是否含有CO2
(4)CO2和SO2的混合气体
【母题追问】(1)装置B中试剂能否使用氢氧化钠溶液，还可以使用什么试剂？
提示：不能。还可使用溴水。若用氢氧化钠溶液，CO2也被吸收，则无法检验，溴水可以吸收SO2而不影响CO2。
(2)若装置按DABC连接，能否证明未知气体的成分为CO2、SO2的混合气体？
提示：不可以。澄清石灰水变浑浊，品红溶液褪色可能只有SO2。
下列几种溶液既能鉴别CO2和SO2，又能除去CO2中的SO2的是( )
A．NaOH溶液 B．酸性KMnO4
C．饱和NaHCO3溶液 D．澄清石灰水
【解析】选B。SO2、CO2都能与NaOH溶液反应，但都无明显现象，无法鉴别SO2、CO2。CO2与酸性KMnO4溶液不反应；SO2能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，使之颜色褪去或变浅，这样既检验了SO2的存在，又除去了SO2。饱和NaHCO3溶液虽然能除去SO2，但没有明显现象，不能检验SO2的存在。澄清石灰水能与CO2反应，也能与SO2反应，且现象相同，不能用来鉴别CO2和SO2。
知识点三 氮的氧化物溶于水的计算
1．相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①
2NO＋O2===2NO2 ②
由方程式①×2＋②得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ③
由方程式①×2＋②×3得：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 ④
2．氮的氧化物溶于水的三种类型
(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。
(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：
(3)NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：
1．(思维升华)NO应该用什么方法收集？NO2若用排水法收集会得到什么气体？
提示：NO不溶于水，应用排水法收集，NO2与水反应生成NO，应该用排空气法收集，若用排水法收集，将会得到NO。
2．(教材二次开发)教材[科学探究]“请你设计实验，要求尽可能多地使试管中的二氧化氮被水吸收”，现将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。
(1)图1试管中观察到的实验现象是什么？NO2与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO2完全转化成HNO3?
提示：红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，NO2完全转化成HNO3。
(2)图2试管中观察到的实验现象是什么？NO与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO完全转化成HNO3？(科学探究与创新意识)
提示：无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O2，试管内可充满水。当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，NO完全转化成HNO3。
【典例】(2021·临沂高一检测)将盛有1 ml NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 ml O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为( )
A．1∶2 B．2∶5
C．3∶7 D．无法确定
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)NO2与O2混合物完全溶于水的比值为4∶1。
(2)NO与O2混合物完全溶于水的比值为4∶3。
【解析】选C。设1 ml NO和NO2的混合气体中有a ml NO和(1－a) ml NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得： eq \f(3,4) a＋ eq \f(1－a,4) ＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。
【母题追问】(1)若将盛有1 ml NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 ml，则NO与NO2体积比为多少？(关键能力—分析与推测)
提示：1∶9。设n(NO2)＝a ml
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 气体减少
3 ml 1 ml 2 ml
a ml (1－0.4) ml
a＝0.9
故NO与NO2体积比为1∶9。
(2)若将盛有1 ml NO和NO2混合气体(两者体积之比为1∶1)的试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少 O2？(关键能力—分析与推测)
提示：0.5 ml。通入的氧气的物质的量为 eq \f(3,4) ×0.5 ml＋ eq \f(0.5,4) ml＝0.5 ml。
【规律方法】氮氧化物溶于水的反应规律
分析氮氧化物溶于水的问题时，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。
四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒置于盛有水的水槽中，放置一段时间后的现象如图所示。其中原试管充满NO2的是( )
【解析】选B。根据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，剩余气体是反应前的 eq \f(1,3) ，故B项正确；NO不溶于水，对应D项；SO2对应A项；Cl2对应C项。
三言两语话重点
1．理解三类漂白原理：吸附型、氧化型和化合型。
2．熟记七个重点化学方程式
(1)SO2＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋H2O
(2)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
(3)SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
(4)2NO＋O2===2NO2
(5)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(6)4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(7)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
3．明确两种大气污染物
SO2导致酸雨；NOx导致酸雨或光化学烟雾。
1．下列因果关系不正确的是( )
【解析】选A。A项，温室效应是CO2的大量排放导致的，植树造林可降低空气中CO2的浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化合物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。
2．绿色植物是空气天然的“净化器”，研究发现，1公顷柳杉每月可以吸收160 kg SO2。下列物质中不能用于吸收空气中的SO2的是( )
A．AlCl3 B．CaO C．NaOH D．NH3·H2O
【解析】选A。SO2属于酸性氧化物，能够跟碱性氧化物或碱发生反应而被吸收。
3.KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液中，溶液先变蓝后褪色。此过程中二氧化硫表现出( )
A．酸性 B．还原性 C．氧化性 D．漂白性
【解析】选B。将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液，溶液先变蓝后褪色，说明先生成碘，碘继续与二氧化硫反应生成HI和硫酸，发生I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI，反应中二氧化硫表现还原性。
4．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过( )
A．Na2CO3溶液 B．NaHCO3溶液
C．H2O D．浓硫酸
【解析】选C。通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不与NO2反应；由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。
5．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后气体体积减小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是( )
A．5∶3 B．3∶5
C．3∶2 D．2∶3
【解析】选C。3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应中3体积NO2转化为1体积NO，反应后气体体积减少2体积。则当气体体积减少20 mL时，NO2的体积是30 mL，NO的体积是20 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是3∶2，故选C。
素养新思维
6．某化学兴趣小组从新闻中得知，管理部门从两种南瓜子检出二氧化硫的现象；于是查阅资料得知：二氧化硫是食品加工过程中常用的漂白剂、防腐剂和抗氧化剂。不法商贩常常采用加热硫黄的方法来熏制食品，达到漂白的效果。
(1)根据所学知识可以采用什么方法检测漂白方法使用了SO2？____________________________。
(2)SO2作防腐剂和抗氧化剂体现SO2的____________。
(3)采用加热硫黄的方法来熏制食品时发生反应的化学方程式为____________________________。
(4)为确定某纯净气体X的成分，进行了如下几种实验，其中不正确的是______。
【解析】(1)SO2漂白后得到的无色物质不稳定，受热分解，恢复原色。
(2)SO2具有还原性，可用作抗氧化剂。
(3)硫黄在点燃条件下与氧气反应生成SO2。
(4)能使酸性KMnO4溶液褪色且有刺激性气味的气体还有HCl等，A项错误；能使澄清石灰水变浑浊的气体有CO2、SO2，但前者无气味，B项正确；使品红溶液褪色且加热又恢复红色的气体只有SO2，C项正确；SO2不能漂白紫色石蕊溶液，D项正确。
答案：(1)取漂白后的物质加热，若恢复原色，则采用SO2进行漂白 (2)还原性 (3)S＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) SO2 (4)A俗称
颜色状态
溶解性
硫黄
黄色晶体
不溶于水
微溶于酒精
易溶于
CS2
实验操作
实验现象
结论
试管中液面上升
SO2易溶于水
溶液颜色变红色
SO2的水溶液显酸性
振荡后溶液红色褪去，再加热溶液又恢复红色
SO2具有漂白性，但生成的无色物质不稳定
色、态
气味
密度
溶解性
毒性
N2
无色气体
无味
与空气接近
不溶于水
无毒
NO
无色气体
无味
比空气略大
不溶于水
有毒
NO2
红棕色气体
刺激性气味
比空气大
易溶于水
有毒
SO2
NO2
来源
来自煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼、汽车尾气、硫酸厂的尾气
主要来自汽车尾气、硝酸厂的尾气
危害
①引起大气污染，直接危害人体健康
②溶于水形成酸雨
防治
措施
①调整能源结构，发展清洁能源
②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少SO2、NO2的排放
③加强工厂废气的回收处理
④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
类型
原理
举例
特点
备注
氧化型
将有机色质内部“生色团”破坏掉
HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、H2O2、O3等
不可逆、持久
无选
择性
加合型
与有机色质内部“生色团”化合成无色物质
SO2
可逆、
不持久
有选
择性
吸附型
将有色物质吸附而褪色
活性炭
物理变化
吸附
色素
选项
实验现象
解释
A
Ba(OH)2溶液变浑浊
SO2与Ba(OH)2溶液反应产生了BaSO3沉淀
B
Na2S溶液变浑浊
SO2与Na2S溶液反应产生了S单质
C
KMnO4溶液褪色
SO2具有还原性
D
NaOH的酚酞溶液褪色
SO2具有漂白性
试剂
品红
溶液
氢硫酸
高锰酸
钾溶液
溴水
碘水
(含淀粉)
现象及
结论
使品红溶
液褪色的
是SO2；不
能使品红
溶液褪色
的是CO2
出现浑
浊的是
SO2，无
明显现
象的是
CO2
使紫色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
使橙色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
使蓝色
褪去的
是SO2，
无明显
现象的
是CO2
x＝ eq \f(V（NO2）,V（O2）)
0
x> eq \f(4,1)
反应情况
O2过量，剩余气体为O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO2过量又发生反应①，只剩余NO
x＝ eq \f(V（NO）,V（O2）)
0
x> eq \f(4,3)
反应情况
O2过量，剩余O2
恰好完全反应，无气体剩余
NO过量，剩余NO
选项
原因
结果
A
植树造林
温室效应
B
SO2和NO2大量排放
酸雨
C
汽车尾气的排放
光化学烟雾
D
含氮、磷等生活废水的大量排放
赤潮
选项
操作(现象)
结论
A
闻X气味(有刺激性) eq \(――→,\s\up7(通入)) 酸性KMnO4溶液(褪色)
X一定
是SO2
B
闻X气味(有刺激性) eq \(――→,\s\up7(通入)) 澄清石灰水(变浑浊)
X一定是SO2
C
X eq \(――→,\s\up7(通入)) 品红溶液(褪色) eq \(――→,\s\up7(△)) 变红色
X一定是SO2
D
X eq \(――→,\s\up7(通入)) 紫色石蕊溶液(先变红色后褪色)
X一定不是SO2
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