硫和氮的氧化物
(第1课时)、
教学目标:
1.学习运用科学探究的方法进行学习,在与他人的合作中体验实验探究的快乐。
2.了解SO2的性质和用途,初步学会设计实验进行探究的技能。
3.培养实验设计、观察、分析能力,训练知识应用能力。
教学重点、难点
重点:SO2的化学性质、可逆反应
难点:SO2的化学性质、可逆反应
教学过程:
教学环节
教师活动
学生活动
新
课
导
入
1952年,英国伦敦发生重大的空气烟雾污染事件, 5天内有4000多人死亡,两个月内又有8000多人死去。祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。二氧化硫虽然是一种严重的大气污染物,同时也是重要的化工原料,那么如何在保护我们的自身健康基础上合理利用二氧化硫,我们需要了解二氧化硫的性质。
新
知
学
习
思考
交流
从物质组成形式看, SO2和C02从 组成上看相似,其性质可能相似。CO2是一种酸性氧化物,SO2是否也是? 如何验证?
学生根据酸性氧化物的定义思考检验方法
实验探究
展示一试管SO2气体,观色并闻味
将一集满SO2的试管倒置于水槽中,晃动、观察、橡皮塞塞上后,取出水面,
用PH试纸测(实验2)所得溶液的酸碱度。并滴加紫色石蕊试液,观察现象。
在盛有二氧化硫的试管中加入少量的澄清石灰水,震荡。观察现象。
观察实验现象,分析原因,总结物理性质,
归纳整理
物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水(1∶40),易液化(-10℃)。
紫色石蕊试液变红,说明溶液呈酸性;澄清石灰水变浑浊,证明SO2是一种酸性氧化物
化学性质:
(1)酸性氧化物:SO2+H2O H2SO3
书写有关化学方程式
思考交流
1、课本上二氧化硫与水反应的化学方程式与我们写的有何差别?为什么?
学生讨论并回答:可逆
2、那么可逆反应与普通的化学反应有何联系和区别?的代表什么含义?
学生讨论回答
问题探究
SO2溶于水和H2O反应生成H2SO3,H2SO3很不稳定,易分解成SO2和H2O。这两个反应是同时同条件下进行的,SO2和H2O是第一个反应的反应物,又是第二个反应的产物,H2SO3是第一个反应的产物,又是第二个反应的反应物。如果我们把SO2溶于水和H2O反应生成H2SO3反应叫正反应,H2SO3分解成SO2和H2O的反应就叫逆反应。这样既能向正反应方向进行的同时,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。表示用可逆号。注意可逆反应强调在同时、同条件下不同的方向进行,这同时说明可逆反应不能向一方进行到底,即产物和反应物同时并存。
归纳整理
既能向正反应方向进行的同时,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。
表示用可逆号。“”
特点:同时、同条件,不同方向,同时并存
应用与实践
1、H2燃烧生成水,水电解能生成H2和O2,这是可逆反应吗?
2、二氧化硫溶于水所得溶液的溶质是否只有亚硫酸?
3、如将SO2气体通入滴加酚酞的NaOH溶液中,分析现象和化学方程式
思考交流
SO2也能使澄清石灰水变浑浊,那么怎样区分SO2和C02?SO2是否还有其他特性?
实验探究
5、(1) 在亚硫酸溶液中加入品红溶液,然后再加热,
(2)在氯水中加入加入品红溶液,然后再加热,观察前后现象的变化。
观察前后现象的变化。
与试验(1)对比,分析原因
归纳整理
SO2具有漂白性,但生成的无色物质不稳定,受热易分解,使颜色恢复。
(2)漂白性
1、SO2和氯水的漂白有何不同?
2、对比实验3,分析二氧化硫能否漂白石蕊试液,这说明了什么?
思考交流
分析:
1、分析下列溶液颜色变化的原因:
SO2使紫色石蕊试液变红
SO2使品红试液褪色
氯水使紫色石蕊溶液褪色
SO2使滴加酚酞试液的NaOH溶液褪色
2、可通过 方法检验使品红溶液褪色的是SO2还是Cl2
思考交流
从化合价角度看,SO2和C02还有什么区别?
学生分析:SO2中S为+4价,处于中间价,所以既有氧化性又有还原性
归纳整理
SO2能使高锰酸钾溶液、氯水褪色,可以被氧气氧化成SO3体现还原性;能与H2S反应生成S单质,体现氧化性
应用提高
1、推测SO2与Cl2混合通入水中,会发生什么反应,产物为什么?
2、设计一个实验证明CO2中是否混有SO2?
3、工业上用熟石灰来吸收SO2,同时制备熟石膏,写出有关化学反应方程式
小结
二氧化硫是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,同时具有漂白性、氧化性和还原性,SO2的实际中有一定的应用,但SO2是有毒气体,是主要的大气污染物之一,当空气中含有大量SO2时,对环境危害极大。
板书设计
第三节 硫和氮的氧化物
二氧化硫(SO2)
物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易溶于水(1∶40),易液化(-10℃)。
化学性质:(1)酸性氧化物:SO2+H2O H2SO3 (可逆反应)
(2)漂白性
(3)氧化性
(4)还原性
巩固练习
1.下列各组气体中均能造成大气污染的是( )
A.CO2、O2 B.N2、CO C.Cl2、N2 D.H2S、SO2
2.硫既有氧化性又有还原性,写出硫分别与钠、铝、铁(生成FeS)、氧气反应的化
学方程式
3.下列物质不属于“城市空气质量日报”报道的是
A 二氧化硫 B 氮氧化物 C 二氧化碳 D 悬浮颗粒
4.(1)把SO2气体通入品红溶液中,现象为 ,加热溶液煮沸后,现象为
(2)将Cl2通入紫色石蕊试液中,现象为
将SO2通入紫色石蕊试液中,现象为
(3)将SO2通入溴水中,溴水褪色,是否是SO2的漂白性? (填“是”或“否”)
将SO2通入使酚酞呈红色的溶液中,溶液褪色,是否是SO2的漂白性?
5. SO2中含有+4价的S,既可以被氧化又可以被还原,指出下列反应中的氧化剂、还原剂。
SO2+2H2S=3S+2H2O 氧化剂 还原剂
SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr 氧化剂 还原剂
生课外活动小组利用右图所示装置做如下实验:在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,
冷却后恢复无色,则此溶液可能是________________溶液;
加热时溶液由无色变为红色的原因是:__________
7. 下列变化需要加入氧化剂才能实现的是
A.S2— → HS— B.Na2SO3 →SO2 C.H2S →S D. SO2→S
8. 下列物质均有漂白作用,其漂白原理相同的是
①过氧化钠 ②次氯酸 ③二氧化硫 ④活性炭 ⑤臭氧
A.①②⑤ B.①③⑤ C.②③④ D.①②③
9. 检验SO2气体中是否存在CO2气体,应采用的方法是
通过澄清石灰水
先通过小苏打(NaHCO3)溶液,再通过石灰水
先通过足量酸性高锰酸钾溶液,再通过石灰水
通过品红溶液
10. 导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是
A.酸雨 B.光化学烟雾 C.臭氧空洞 D.温室效应
11. 将通入溶液至饱和,未见沉淀生成,继续通入另一种气体,仍无沉淀,则通入的气体可能是
A. B. C.SO3 D.HCl
12. 将等物质的量的SO2、Cl2通入水中,所得的溶液( )
A 中性 漂白性 B 酸性 漂白性
C 只有漂白性 D 只有酸性
备课参考:
(一)参考答案:巩固练习:1、D 2、2Na + SNa2S 2Al +3S Al2S3
Fe + SFeS S+O2 SO2 3、C 4、(1)溶液褪色 溶液颜色恢复
(2)溶液先变红后褪色 溶液变红 (3)否 否 5.SO2 H2S Br2 SO2
6.品红和二氧化硫混合溶液 加热时二氧化硫挥发 7.C 8.B 9.C 10.A
11.A 12.D
(二)资料选用:
(1)教材《化学》必修I,人民教育出版社,[2004]
(2)《教师教学用书》化学必修I
(3)《中学第二教材》高中化学必修I,北京教育出版社,主编 薛金星
(4)高中课程《新学案》,主编 刘成坤
空气质量日报
空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”、“空气质量级别”、“首要污染物”等。空气污染指数(Air Pollution Index,简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况。这种方式适于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。根据我国空气污染的特点和污染防治重点,目前计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物等。不同地区的首要污染物有所不同。空气质量分级标准是:空气污染指数50点对应的污染物浓度为空气质量日均值的一级标准,空气质量优;100点对应二级标准,空气质量良好;200点对应三级标准,空气轻度污染;300点对应四级标准,空气中度污染;超过300点则为五级标准,空气属重度污染。
空气质量日报、周报是环境监测为环境管理服务,为广大人民群众提供环境信息服务的新形式,它可以增强人们对环境的关注,促进群众对环境保护工作的理解和支持,促进人们生活质量的提高,受到了群众的广泛关注和支持。
二氧化硫的污染
SO2是主要的大气污染物之一,它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病。它还是形成酸雨的罪魁祸首之一,酸雨可谓“空中死神”,已成为全球性的环境问题。
猖獗的酸雨严重地威胁着地球。据资料记载,仅在1980年一年内,美国和加拿大就有5万余人成了酸雨的猎物。比利时是西欧酸雨污染最为严重的国家,它的环境酸化程度已超过正常标准的16倍。在意大利北部,5%的森林死于酸雨。瑞典有15000个湖泊酸化。挪威有许多马哈鱼生活的河流已被酸雨污染。世界古迹、桥梁受酸雨腐蚀越来越快。号称世界最大露天博物馆智利复活岛上的石雕人像,正面临着解体和倒塌的威胁,美国每年花在修理受损古迹方面的费用超过了50亿美元。闻名世界,代表我国古建筑精华的北京汉白玉石雕,近年来也遭到意想不到的损害,故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样的浮雕花纹,50多年前图案清晰可辨,如今却大多模糊不清,甚至成光板。我国江苏、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的农田曾经受酸雨影响造成经济损失一年达1380多万元。
那么酸雨是如何形成的呢?
一般认为,酸雨是由于人为排放的SO2和氮氧化物等酸性气体进入大气,当这些气体达到一定浓度后,在水凝结过程中溶于水形成硫酸和硝酸,使雨水酸性变大,pH变小。pH小于5.6的雨水,称之为酸雨。
反应原理: 2SO2+2H2O+O2======2H2SO4
酸雨是无情的,酸雨的危害触目惊心。为了我们惟一的家园,人类必须采取行动防止与根绝酸雨,保护地球环境。
硫和氮的氧化物
(第2课时)
教学目标:
1.一氧化氮、二氧化氮的基本性质.环境污染和保护
2.培养学生的观察能力、分析能力、推理能力,且通过氮的氧化物对环境污染及硝酸工业制备原理的推导,培养学生的逆向思维能力,培养学生运用知识解决实际问题的能力,辨证的看待问题的方法
3、加强辩证唯物主义观点的教育及环保意识的教育.
重点和难点
重点:一氧化氮、二氧化氮的性质。环境污染和保护
难点:一氧化氮、二氧化氮的性质。
教学环节
教师活动
学生活动
新课导入
大气污染物,除二氧化硫以外,还有氮的氧化物,这节课我们重点学习氮的氧化物的有关性质。
新
知
学
习
情景展示
1
小白鼠接触空气中一氧化氮6~7分 钟引起麻醉,在12分钟死亡。主要为二氧化氮的毒作用,损害深部呼吸道。一氧化氮尚可与血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症。
NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来发现少量的NO在生物体内许多组织中存在,它有扩张血管、免疫,增强记忆的功能,而成为当前生命科学的研究热点,NO亦称为“明星分子”。
问题展示
NO对环境有一定危害,但对生命又有很大的作用,这对你有何启示?
你了解的氮的氧化物有几种?
你知道NO对人体的危害的主要原因吗?
学生分组讨论材料,形成答案
情景展示
2
据医院的统计数据表明,近几年来呼吸系统疾病的患者人数呈现持续增加的态势,这与近几年机动车辆的增速过快有关,机动车辆排放的尾气中的氮氧化合物是致病的主要因素.
火黄龙的成因:硫酸生产和硝酸生产可分别跑冒滴漏可观量SOx和NOx,由于NO2呈红棕色,因此,工厂尾气所排出的带有NOx 的废气象一条“黄龙”,在空中飘荡,控制和消除“黄龙”被称做“灭黄龙工程”。
展示一充有NO气体的针筒,推拉活塞,观察现象 。
学生观察材料并思考完成问题
问题展示
组织阅读教材,讨论总结
上述材料,总结NO、NO2的物理性质。
通过上述材料,分析氮的氧化物产生的途径。
分析汽车尾气中氮的氧化物产生的原因,写出有关的化学反应方程式。
结论展示
NO 物理性质:无色、有毒气体化学性质: NO2 红棕色有毒气体,易溶、易液化
情景展示
3
将一针筒内贮有60 mLNO2气体,另一针筒内注有20 mL紫色石蕊试液,将其注入NO2的针筒内,仔细观察针筒内的现象。
将1反应后的针筒吸入少量的空气,观察现象。
俗语说“雷雨发庄稼”,原因是打雷时,在闪电的作用下,空气中的N2和O2反应生成NO,NO和O2生成NO2,NO2和雨水生成的硝酸随雨水流入土壤,做了氮肥。
观察现象
问题展示
思考讨论并作答
1、材料的分析,写出NO2和水反应的化学反应方程式。
析“雷雨发庄稼”原理中涉及反应
思考如何能使NO2尽可能多的被水吸收?设计一个装置图。
欲使30mL的NO2被水完全吸收,消耗的氧气(在同条件下)的体积为
把30mLNO2和O2的混合气体,通入倒立于水槽中装满水的量筒内,最后剩余7.5mL气体,原混合气体中有NO2_______mL,O2________mL。
结论展示
化学性质:2NO + O2 = 2NO2 3 NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
情景展示
3
酸雨——露天文物的杀手 ?希腊古城雅典,是两千年前人类文明的杰出代表,那里巍然耸立的帕提农神庙,埃雷赫修庙及其他一些古建筑,如今却在酸雨侵蚀下横遭摧残。北京故宫,天坛上的大理石栏杆,芦沟桥上著名的石狮子等,在近几十年中由酸雨造成的损害超过几百年风吹雨淋的风化作用,剥蚀速度大大加快。
据环保总局介绍,我国目前每年因酸雨和二氧化硫污染对生态环境损害和人体健康影响造成的经济损失在 1100 亿元左右,今后这种污染损失还将持续不断地增加。
4、酸雨是指pH低于5.6的大气降水,包括雨、雪、雾、露、霜。由于空气中含有二氧化碳,而二氧化碳溶于水后使水变成弱酸性,因此大气降水通情况下就具有一定的酸性。但是正常降水的pH不会低于5.6,因为二氧化碳饱和溶液的pH为5.6。降水的酸度来源于大气降水对大气中的二氧化碳和其他酸性物质的吸收。前面已经说过,二氧化碳引起的酸性是正常的。形成降水的不正常酸性的物质主要是:含硫化合物,含氮化合物
问题展示
根据上述材料分析总结酸雨的危害
分析SO2和氮的氧化物形成酸雨涉及的反应过程。
光化学烟雾形成的化学过程是:当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O原子,即开始光化学烟雾的循环,不断的产生臭氧,这个循环过程包括下列三个化学化学方程式: 1) NO2 NO+O 2)2NO+O2=2NO2 3)O2+O=O3写出以上化学反应的总方程式:_______________________________.
CO2也是酸性氧化物,它是否能形成酸雨?它引起的环境问题主要是什么?
结论展示
NO → NO2 → HNO3
SO2 → SO3 → H2SO4
小结
自然界中,NOx的生成大致有两条途径,一条是自然的,一条是人为的,NOx对环境有很大的危害,所以我们应不断增强环境保护的意识,保护自身,更保护人类生存的环境.
板书设计
第三节 硫和氮的氧化物
二、氮的氧化物
1、NO 2、NO2
物理性质:无色、有毒气体 红棕色有毒气体,易溶、易液化
化学性质:2NO + O2 = 2NO2 3 NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
三、硫和氮的氧化物对大气的污染
NO → NO2 → HNO3
SO2 → SO3 → H2SO4
巩固练习:
1.写出N2与O2反应的化学方程式 ,该反应是“雷雨发庄
稼”原理的第一步,其它过程及反应是
2.水源污染的主要原因有( )。
(1)城市生活污水排放 (2)农业生产中,农药.化肥使用不当 (3)天然水跟空气.岩石和土壤等长期的接触 (4)工业生产中废液.废渣.废气的排放
A.只有(1)(3)(4) B.只有(2)(4) C.只有(1)(2)(4) D.只有(1)(4)
3.下列大气污染物中,能与人体中血红蛋白结合而引起中毒的气体是( )。
A.SO2 B. CO C.NO2 D. NO
4.下列各组物质间反应,其中水既不作氧化剂又不作还原剂的氧化还原反应是( )。
①Na+H2O ②Na2O2+H2O ③CO2+H2O ④Na2O+H2O ⑤Cl2+H2O ⑥NO2+H2O
A. ①③⑤ B. ③④⑥ C. ③⑥ D. ②⑤⑥
5.下列气体不会造成大气污染的是( )。
A.二氧化硫 B.氮气 C.一氧化碳 D.一氧化氮
6 .水资源非常重要,联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是
A.酸雨是指pH<7的酸性降水 B.淡水的密度小于海水的密度
C.蒸馏法是海水淡化的方法之一 D.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
7.一氧化氮是大气污染物之一。目前,有一种治理方法是在400℃左右.有催化剂存在的情况下,用氨把一氧化氮还原为氮气和水。请写出该反应的化学方程式
8.下列含氧酸的酸酐,不能由单质跟氧气直接化合得到的是( )。
①H2CO3 ②H2SO3 ③H2SO4 ④H3PO4 ⑤H2SiO3 ⑥HNO3
A. ①③⑤ B.②④⑥ C. ③⑥ D. ③⑤⑥
9.在NO2被水吸收的反应中,发生还原反应和发生氧化反应的物质,其质量比为( )。
A.3:1 B.1:3 C.1:2 D.2:1
10.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( )。
A V1>V2>V3 B V1>V3>V2 C V2>V3>V1 D V3>V1>V2
11. 把3体积NO2气体依次通过足量的饱和NaHCO3溶液、浓H2SO4、Na2O2之后,用排水法把残留气体收集到集气瓶中,集气瓶内的气体是 ,其体积为
12. 近年来,北京等大城市的公共汽车开始采用天然气作为汽车的燃料,其主要目的是
A.防止石油短缺 B.减低成本 C.减少对大气的污染 D.加大发动机的动力
13. 下图对三种不同类型汽车(以序号1、2、3表示)的废气排放情况进行了比较。这三种汽车分别是以汽油为燃料的汽车、以天然气(主要成份是甲烷)为燃料的汽车和电动汽车。请判断其中序号为1的是 汽车,序号为3的是 汽车。
碳氢化合物 一氧化碳(CO) 氮氧化物(NOx) 二氧化碳(CO2)
(2)你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是
少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源⑥硫酸厂废气通过碱溶液吸收
14. 环境污染已成为人类社会面临的重大威胁,各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是( )。
白色垃圾;②潮汐;③酸雨;④光化学烟雾;⑤臭氧空洞;⑥可吸入颗粒物
⑦赤潮;⑧绿色化学
A.①⑦ B.②⑤ C.②⑧ D.⑦⑧
备课参考:
(一)参考答案:
巩固练习答案:
1、N2 +O2 2 NO 2NO + O2 = 2NO2 3 NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
2、C 3、B、D 4、D 5、B 6、A 7、6NO +4 NH3 5N2 +6 H2O
8、C 9、C 10、B 11、1/4;O2 12、C 13、(1)电动 汽油
(2)①③⑤⑥ 14、C
(二)资料选用
(1)教材《化学》必修I,人民教育出版社,[2004]
(2)《教师教学用书》化学必修I
(3)《中学第二教材》高中化学必修I,北京教育出版社,主编 薛金星
(4)高中课程《新学案》,主编 刘成坤
一、大气污染的来源、危害、治理
主要污染物:二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘、放射性物质等。
1.来源:煤、石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等。
2.危害:危害人体健康;影响植物生长;破坏建筑材料;改变地球气候等“温室效应”与全球变暖。
3.治理:综合治理:调整能源结构,开发新能源(太阳能、氢能、风能、地热等),减少使用煤、石油、天燃气等化石燃料,减少工业废气排放,对废气进行回收净化再利用等。大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制订标准、加强监测。
二、水污染的来源、危害、治理
主要污染物:无机物,碱、盐等,重金属耗氧物质,植物营养物质,石油,难降解有机物等。另外还有氰化物、酚类、病原体、放射性物质、悬浮固体物等等。
1.来源:石油炼制、工业废水、生活污水、使用过农药、化肥的农田排水、降雨淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。
2.危害:污染水源,改变水质,加剧水源危机;造成水体富营养化,破坏海滨风景区;危及人体健康等;“赤潮”与水体富营养化。
3.治理:控制污水任意排放,对污水进行净化处理,改善用水制度,研究无污染新工艺,合理、科学地施用化肥、农药等。
三、居室污染的来源、危害及防治措施
主要污染物:CO、CO2、SO2、NOx、NH3、醛类(如甲醛)、酚类、烟雾、烟尘、放射性稀有气体氡、电磁波、螨虫、细菌、病毒等。
1.来源:煤、石油、液化气、天然气等的燃烧,煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾,烟草的燃烧,电器发出的电磁波,地毯中的螨虫,建筑装璜材料产生的甲醛、放射性稀有气体氡,化妆品,日用化学品,家宠等。
2.危害:引起人体呼吸道、消化道等疾病,导致各种癌症、皮肤病、传染病,影响婴幼儿智力和发育等。
3.防治措施:保持室内清洁、通风;对电器辐射采取防护措施,并保持距离;厨房要有通风换气设施;宠物要经常洗浴,养成良好的排便习惯,并注意及时清除;女性朋友要慎用化妆品和日常化学用品;建议男士少抽烟或不抽烟。
四、人类的行动
1972年6月5日至16日,探讨保护人类环境战略的第一次国际交流大会——联合国人类环境会议在瑞典斯德哥尔摩举行。会议通过了《联合国人类环境会议宣言》,简称《人类环境宣言》。同时联合国大会将“联合国环境会议”的开幕日——6月5日定为“世界环境日”,此后,联合国环境规划署每年都要在这一天发表环境现状、年度报告书,以期协调人类和环境的关系。
?1974年5月成立了国务院环境保护领导小组。近几年,我国相继制定了《环境保护法》《海洋环境保护法》《森林法》《野生动物保护法》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等一系列有关保护环境的法律法规。
背景资料
[资料1]“伦敦烟雾事件”
素有“雾都”之称的英国伦敦,1952年12月5日至8日,又被浓雾笼罩。在这一段时间里,许多人突然患呼吸系统疾病,伦敦的各家医院一下子住满了病人。
4天中,死亡人数较常年同期增加4000多人。死者中,45岁以上者居多,约为平时死亡人数的3倍;1岁以下的死亡者,较平时增加约1倍,事件发生的一周中,因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱而死亡人数,分别为事件前一周中同类病症死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。因肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道疾病的死亡者,较平时成倍增加。
该事件与伦敦当时大量烧煤有关。煤烟尘经久不散,在恶劣的气象条件下,遇到逆温,靠近地面处大气污染物如烟尘、二氧化硫大量聚集,大雾变成了刺激性很强的酸雾。
伦敦公害事件发生以后,1956年、1957年又连续发生烟雾事件。1962年12月3日至7日,烟雾再度发生,又有约11000人患病,其中136人魂归西天。
[资料2]“核试验的阴影”
20世纪50年代中期,美国好莱坞出产的巨片《征服者》刚投放市场,便立即引起轰动,由著名影星约翰·韦思领衔的剧组班子一时间陶醉在成功的喜悦之中。
然而,谁也没有料到,伴随着成功的喜悦竟是巨大的打击。3年后,在影片中担任角色的女影星苏珊·海华因身患恶性肿瘤遽然而亡。6年之后,剧组的另一位女影星阿格妮丝·摩海德同样被癌症夺去了生命。22年之后,当年的主角约翰·韦思也同样因癌症而魂归西天。奇怪的是,悲剧没有从此中止。到了80年代初,《征服者》原剧组220人中竟有91人患上了癌症,其中有46人离开了人世。悲伤的气氛笼罩着好莱坞影城,这一幕幕悲剧引起了全世界的惊诧和关注。
一大批科学家迅速赶来了。经过反复调查,集中会诊,人们最后终于查出了原因。原来,影星们患上的癌症与圣乔治沙漠的沙粒有关。影片《征服者》所表现的是成吉思汗征服中亚的历史事件。当时摄制组在外景地圣乔治沙漠紧张地活动了2个月,拍摄了大量精彩的镜头。
随后,他们又用卡车将许多沙子运进摄影棚,继续该片的内景拍摄。不料,这些小小的沙子竟然酿成如此惨剧,实在令人痛心和震惊。原来,在圣乔治沙漠200千米以外的内华达州,有个美国原子弹试验基地,腾空而起的蘑菇云,将放射性物质四处扩散,严重污染了圣乔治沙漠,才导致了众影星罹难的惨剧。
[资料3]“温室效应”与全球变暖
?“温室效应”是怎么回事呢?在温室里,玻璃能让阳光进入室内,但它却吸收了一定比率的热辐射,并阻挡了这些入室的热辐射返回空间。这样,不需要任何形式的加热补偿,温室内白天的温度就会比室外气温高出许多。农业生产上的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及北方的塑料大棚菜畦,都是利用了这个道理。
大气中,有一些气体,具有与玻璃相似的作用——让阳光到达地球,阻碍热量从地球表面散发出去,从而维持了地球表面的气温。这种效应,就如同温室的作用一样,称为“温室效应”。能产生温室效应的气体有:二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氯氟烃、臭氧等气体,这些气体被称为“温室气体”。
大气中的二氧化碳为主要温室气体。二氧化碳浓度越高,保温作用就越强,会使地球温度升高。金星的大气层中CO2含量高达97%以上,因此,温室效应相当显著,其表面温度高达465~485℃,在那里,锡、铅、锌等金属都会熔化为液体。随着工业的发展,人类使用燃料越来越多,向大气中排出的二氧化碳与日俱增。加之,乱砍滥伐使森林面积减少,导致对CO2的吸收能力降低,由此引起大气中CO2浓度的升高。某些专家已经提出警告:到2057年,世界的热带雨林可能全部消失。那么,在不到100年至150年的时间里,大气中的CO2将显著增加。“温室效应”的作用将愈演愈烈,全球将会变暖。据科学家估计,到21世纪中叶,地球表面平均温度可能上升1.5~4.5℃。
南北极的高山冰川融化,而使海平面上升。海水的上涨将会带来灾难性后果:沿海城市被海水吞没,使很多人无家可归,成为“生态难民”。
[资料4]“疯猫跳海”
从1953年到1956年,在日本熊本县水俣湾附近的小渔村,出现了许多怪异的现象。一向温顺的猫变得步态不稳,抽筋麻痹,最后疯狂地跳入水中溺水而死,当时人们谓之“自杀猫”。更令人惊讶的是,人群中出现了大批口齿不清、步态不稳、面部痴呆的患者,进而发展为耳聋眼瞎,全身麻木,最后精神失常,他们时而酣睡不醒,时而兴奋异常,身体弯曲成弓,高叫而死。各种猜测与流言不胫而走,恐怖笼罩着周围地区,这就是闻名世界的日本公害事件之一——“水俣病事件”。
后经调查研究于1962年才确定水俣病的发生是由于汞的环境污染,特别是长期食用被污染的鱼贝类引起的甲基汞慢性中毒。这是由水俣氮肥厂排出的含氯化甲基汞(CH3HgCl)的废水污染海域后所造成的结果。
[资料5]“痛痛病”
继水俣病之后,日本又发现了一种怪病。患病初期,患者只是感到腰部和手足等处关节疼痛,后来又发展为神经痛、及至骨骼软化、萎缩、自然骨折、在剧痛难忍中丧生。对死者进行尸体解剖发现,他们全身多处骨折,有的竟达到73处,身高也缩短了几十厘米。这种病因不明的疾患,就被称为“痛痛病”。
经过调查,痛痛病发生在日本富山县神通川下游镉污染地区,病因就是当地居民长期饮用被镉金属污染的河水和食用此水灌溉的含镉稻米。这些镉是从哪里来的?原来,日本三井金属矿业公司在神通川上游开设了炼锌厂,炼锌厂经年累月向神通川排放废水,其中含有大量镉离子,于是镉便由食物链进入人体,积累到一定的数量后便引发了痛痛病。
痛痛病事件从1955年一直延续到70年代。据统计,1963年至1979年共有患者130人,其中81人真的痛死了。
[资料6]拿破仑之死和自贡恐龙绝灭之谜
不可一世的法兰西第一帝国君主拿破仑于1821年在圣赫勒拿岛死去。拿破仑究竟死于何人之手?100多年来一直是个谜。
随着科技的发展,20世纪70年代,科学家用重要的环境污染“监测器”——头发,分段分析其微量元素的浓度,以了解各时期内微量元素的摄入情况。结果发现拿破仑的头发里砷的含量比正常人高出40倍,而圣赫勒拿岛上的食用水中含有较多的砷。历史之谜终于揭开,叱咤风云的拿破仑,死于慢性砷中毒。
无独有偶,近年来我国科学家在研究国内外罕见的十分壮观的我国四川省自贡市恐龙遗址时,发现这里大量石化了的恐龙骨骼与残骸重重堆积的奇异景象竟同样是由微量元素砷所造成的。
地质学家通过多年研究,发现自贡恐龙骨骼中砷的含量达100~300 mg/kg,比一般动物骨骼高出数百倍至数千倍,对此地岩中残存的碳化植物的碎片进行化学分析后,发现当时植物中砷的含量高达100~1000 mg/kg。正是自贡当年格外丰盛的水草和参天大树,使云集在这里的众多恐龙发生积累性的慢性食物中毒而大批死亡以致绝灭。盛极一时的大恐龙,断送在元素砷之手。
[资料7]女儿国之谜
《西游记》中描写了唐僧一行西去取经路过女儿国的故事。众人不相信真有其事,如果真如此,那么怎能繁衍后代?岂不是种族灭绝,国之不存了吗?
曾在广东某一山区的村寨里,数年前连续出生的尽是女孩,人们急了,照此下去,这个地区岂不也变成女儿国了吗?有的人求神拜佛,也无济于事。有位风水先生开言道:“地质队在后龙山寻矿,把龙脉破坏了,这是坏了风水的报应啊!”于是,迷信的村民,千方百计找到了原来在此地探矿的地质队,闹着要他们赔“风水”。地质队又回到了这个山寨,进行了深入的调查,终于找到了原因,原来是在探矿的时候,钻机把地下含铍的泉水引了出来,扩散了铍的污染,使饮用水的铍含量大为升高,长时间饮用这种水,而导致了生女不生男。后经治理,情况得到好转,在“女儿国”里又生出男孩了。
[资料8]“赤潮”与水体富营养化
“赤潮”是一种危害巨大的自然灾害,它会造成水质恶化和鱼类的大量死亡。20世纪以来,赤潮在世界各地频频发生,日本的濑户内海是赤潮的高发区,仅1976年就发生了326次之多。我国近来也时有发生,其中以1989年黄骅海域赤潮事件最大,损失最重(达3亿元人民币)。1998年春天,又一股来势汹涌的赤潮横扫了香港海和广东珠江口一带海域。赤潮过处,海水泛红,腥臭难闻,水中鱼类等动物大量死亡。当地的各类养殖场损失惨重。据《经济日报》1998年5月3日报道,此次赤潮事件,香港渔民损失近1亿港元;大陆珍贵养殖鱼类死亡逾300吨,损失超过4000万元。一时间,各新闻媒体炒作纷纷,人们不禁要问,何为“赤潮”?它是如何发生的?
赤潮的发生机理至今尚无定论。一般认为,适度的水温、盐分、营养盐、促生质(促进藻类生长的物质)等各种因素都是赤潮生物的增殖因子。而水体富营养化亦即含氮磷营养盐的富集是赤潮发生的一个不可缺少的先决条件。
水体富营养化并非新生事件,自然界一直都存在这一现象。所谓沧海变桑田,部分原因就在于水体富营养化。它使湖泊等先变为沼泽,最后变为草原和森林,但这是一个成千上万年的过程。如今人类的活动使之变得异常剧烈。大量含氮、磷肥料的生产和使用、食品加工、畜产品加工等工业废水和大量城市生活污水特别是含磷洗涤剂产生的污水未经处理或处理不达标准即行排放,成为当今水体富营养化过程的重要物质来源。水体中过量的磷、氮营养盐,成为水中微生物和藻类的营养,使得蓝、绿藻和红藻迅速生长,急剧繁殖。它们的繁殖、生长、腐败,引起水中氧气大量减少,导致鱼虾等水生生物大量窒息死亡。某些藻类甚至还会释放出一些有毒物质使鱼类中毒死亡。此外,由于死亡藻类分解时会放出一些CH4、H2S等气体,使海水变得腥臭难闻,水质恶化。这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染,叫做水体的“富营养化”。这种现象在海湾出现叫做“赤潮”,如果是发生在淡水中,又叫做“水华”。因此,水体富营养化是赤潮(或水华)的先兆,赤潮是水体富营养化的结果。
这时需要着重说明的是合成洗涤剂,它由表面活性剂、增净剂等组成。表面活性剂在环境中存留时间较长,消耗水体中的溶解氧,对水生生物有毒性,能造成鱼类畸形。增净剂如磷酸盐,可使水体富营养化。那么,如何治理水体富营养化呢?
最有效最简单的办法莫过于把含大量氮磷元素的废水堵截在进入天然水体之前。例如,禁止含磷洗涤剂的生产和使用,对城市工业和生活污水进行净化处理,往污水中加入Ca(OH)2和Al2(SO4)3等沉淀剂除去磷等等。
[资料9]居室污染与防护
人的一生绝大部分时间是在室内(家庭居室、办公场所、商店宾馆、车辆飞机)度过的。人们已从室内空气中鉴定出300多种挥发性化学物质。尽管其含量一般仅在mg/kg或ug/kg级水平,甚至更低,而且由于人们长时间滞留于室内,其影响是十分严重的。医学研究表明,由上述原因造成的室内化学污染是呼吸道、心血管疾病和癌症的重要诱因。
1.建筑装璜装饰材料污染
随着生活水平的提高,各种新型建筑装璜装饰材料进入了家庭,成为新的化学污染源。家具、墙纸、天花板、化纤地毯、塑料地板、隔热材料等中所含的甲醛在长期持续缓慢地释放出来。各种树脂、油漆、乳胶、涂料、粘合剂等也大量释放出甲醛。塑料制品受热潮解时容易发生变性释放出甲醛。调查发现,装饰程度较高的居室中,甲醛浓度竟为室外的46倍。甲醛为细胞原浆毒,可经呼吸道、消化道及皮肤吸收,对皮肤有强烈的刺激作用,可引起组织蛋白的凝固坏死,对中枢神经系统有抑制作用。动物试验证明甲醛是致肺癌物。室内含量达30 mg/m3时可当即致死。因此,研制新一代环保型装璜装饰材料,实现装璜的环保化、绿色化,已经提到议事日程上来。控制甲醛污染的有效方法是关闭门窗,在室温27℃以氨水熏蒸几个小时。装修中使用的各种溶剂、粘合剂可造成苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯等挥发性有机物的污染。油漆中用做稀释剂的香蕉水,含苯或甲苯达50%~55%,其毒性作用主要表现在对神经系统的先兴奋后抑制作用,对皮肤粘膜有刺激性。中毒后出现头痛头晕、心动过速,重者出现意识障碍、抽搐,可发生脑水肿、呼吸衰竭甚至死亡。
2.厨卫污染
炊事燃烧、分散取暧是居室空气的主要污染源之一。各种燃料(煤、石油、液化气、天然气)、木材、纸张等,在供氧不足下不完全燃烧,生成大量多环芳烃(PAH)。在400℃~800℃下芳香烃逐渐聚合或环化生成的苯并[a]芘是强致癌物。SO2、酚等促进致癌物与苯并[a]芘等联合作用,使肺癌死亡率逐渐上升。家用炉具排放的烟气中苯并[a]芘可达1000 μg/m3。流行病学研究表明,煎、炒、烤、烘等高温烹调加工中,烹调油在270℃高温下分解,其烟雾中含有多环芳烃苯并[a]芘、苯并蒽,而食用油与鱼、肉等食品一起在高温下能生成烃类、醛类、羧酸、杂环胺等200多种物质,其遗传毒性远大于苯并[a]芘。香肠、熏鱼、烤牛肉、烤焦的鱼皮以及直接在火上烤的牛排中,苯并[a]芘的含量分别高达1.0~10.5 μg/kg。而爱吃烟熏食物的冰岛人的胃癌发生率很高。故应改革炉灶,使用脱排油烟机,注意通风、消烟、除尘,减少高温烹调,提倡烹饪电气化。
卫生间、下水道散发的气体中含有H2S、甲硫醇、甲硫二醇、乙胺、吲哚等,有毒性,会引起呕吐、降低食欲。空气中H2S含量为30~40 mg/m3时即会引起眼睛及呼吸道症状。而若在低浓度下长时间接触,也会发生慢性中毒反应,头痛、眩晕、记忆力和免疫功能下降。吸烟与肺癌的增长呈正相关。香烟烟雾中含有相当数量的多种PAH、氮氧化物、正尼古丁、假木贼碱以及As、Ni、Cr等多种致癌物和CO、HCN等多种有害物。用GC/MS分析烟草焦油中的PAH有150多种,其中致癌的有10多种。每100支烟中含苯并[a]芘3.0μg~ 4.0 μg,二苯并[a,j]蒽0.4 μg,苯并[b]荧蒽0.3 μg,苯并[j]荧蒽0.6 μg。吸烟有害健康,被动吸烟者同样受到严重威胁。
3.化妆品污染
美容热使形形色色的化妆品涌入家庭。专家告诫,应慎用各种化妆品。临床发现,使用化妆品引起皮炎患者增多。化妆品中的色素、香料、表面活性剂、防腐剂、漂白剂、避光剂等都可导致接触性皮炎。香水、防晒剂、染发剂中含的对苯二胺,口红中含的二溴和四溴荧光素都具有变应原性质,可引起皮肤红肿、搔痒,发生变应性接触性皮炎。胭脂、眉笔的笔芯亦含有变应原,可引起眼睑变应性接触性皮炎。使用含雌激素的化妆品能引起儿童性早熟发育症状。洗发香波中含的苯酚有毒性。其口服致死量为2 g~15 g。若苯酚通过皮肤大面积吸收进入体内,对内脏、肾功能和神经系统有广泛的破坏作用,严重者1小时内可死亡。洗发水含苯胺类化合物,溅入眼内,2天内眼球表面就出现广泛损伤,并能渗入晶体引起白内障。苯胺毒性很高,它通过肺呼吸、口服和皮肤接触进入体内。含氢醌的皮肤漂白剂、含巯基醋酸的冷烫剂、含硫化物的脱毛剂以及指甲化妆品常可引起刺激性接触性皮炎。国家规定祛斑霜的含汞量应低于百万分之一,但有些祛斑霜含汞量竟高达2%。长期使用后导致发汞、尿汞含量增高,引起慢性汞中毒。有些化妆品含有四氧化三铅(俗称丹红)或碱式碳酸铅(俗称铅白),进入人体或呼吸道易引起铅中毒。因此从医学的角度来看,不化妆、不染发、慎用化妆品、崇尚自然美,是现代女性最佳的养生之道。
4.日用化学品污染
家庭中广泛使用着各种日用化学品。美国环保局宣称,从油漆到洗涤剂,家家都有有毒化合物。各种家用除虫剂、消毒剂、洗涤剂、衣服干洗剂、空气清新剂、家具擦光剂、擦玻璃剂,它们是有用的,但同时也在散发出有毒气体。一些日用化学品含有挥发性溶剂,如汽油,长期使用有诱发心脏病的危险。毒性很高的苯胺有少量用于生产家用化学品、涂料、光漆、染料、抗氧化剂、除草剂、杀虫剂、杀菌剂。家用杀虫剂如萘(卫生球的主要成分)若误服、皮肤沾染或吸入高浓度蒸气均可损害肝、肾。广泛用做溶剂、灭火剂、干洗剂的CCl4,用做去油剂、干洗剂的CH3CCl3,用做致冷剂、发泡剂的CHF2Cl等是主要的氯代烃污染源。在农药、油漆、油墨、复写纸、粘胶剂等中用做添加剂、在塑料中用做增塑剂的多氯联苯(PCBs),是毒性极大的有机氯化物,可诱导肝癌、腺瘤的发展,并能通过母体转移给胎儿致癌。多氯代二苯并二恶英(PCDD)、多氯代二苯并呋喃(PCDF)是目前毒性最大的有机氯化物。杀虫剂、除草剂的大量使用,使环境中的PCDD、PCDF含量升高,每年进入环境的量可达106 g。
5.放射性污染
烟叶中含U、Ra—226、Po—210、Pb—210等放射性物质。我国6个品牌香烟中,Po—210含量为8.5×10-13 Curie/g。这些放射性物质被吸入支气管并在其分叉位积累,导致支气管上皮肿瘤。打火机使用的电石(氯化稀土产品)含微量U、Th,总放射性比活度为2.5×10-6 Curie/kg。放射性稀有气体氡是严重的公害之一。氡是3种天然放射系在放射性衰变中的产物,由于其有很大的流动性,能随时被人吸入体内,并继续发生放射性衰变,形成“内放射”,严重损伤人体的组织和器官,因此应注意严格选用符合国家标准、放射性物质含量低的建筑材料。身居花岗岩地带的居民应警惕当地井水、泉水、矿泉水有无异常高的放射性。其饮用水宜存贮几天后再饮用。生活燃料煤中U、Th的含量分别可达 0.8 μg/g。 北方农村用无烟囱地炉做饭、取暖,室内环境常被天然放射性物质尤其是Po—210污染,某些居民头发中Po—210的含量竟高出一船居民50多倍。
6.化学过敏症和大楼综合症
近年来一种易被人忽视的现代文明病——“化学物质过敏症”频频见诸报端,这是指因长期大量接触化学物质而导致的人体过敏,它严重影响人们的正常生活。患者大多存在自律神经障碍、瞳孔对光线的反应及眼球运动出现异常。其主要症状为手脚发冷、失眠、咽喉疼痛、头痛、腹泻、皮肤炎症等。由于导致上述症状的原因十分复杂,医生往往无法及时明确诊断。报道对144名患者的发病原因进行统计分析,35%因居住在新房内;58%因使用了空气清新剂、杀虫剂、香水甚至修正液等化学用品;6%原因不明。其中有80%为女性。除了撤去患者身边引发过敏症的化学物质,服用维生素以增加营养,促进排毒,通过运动加快排汗等方法外,目前尚无更有效的治疗方法。
随着高层建筑的现代化,使用空调系统的封闭型办公场所常使不少工作人员出现眼睛发干发炎、鼻塞、头痛、胸闷、怠倦、嗜睡等症状,被称为“大楼综合症”。其诱因是多种多样的;湿法复印机散发的碳氢化合物使人疲劳、皮肤疼痛、发炎;干法复印机逸出的臭氧能刺激眼睛与呼吸道,引起炎症;电脑、信息处理装置的荧光屏释放出的正离子影响人体的新陈代谢,降低对疾病的抵抗力,导致荧光屏皮疹;荧光照明设备的紫外线和空气中各种化学成分一起,产生光化学烟雾,影响视力。人体也是一种污染源,从呼吸道排出的化学物质有149种,通过尿和皮肤排出的有151种和171种。这些化学物质滞留在密闭的室内,对健康造成危害。
7.电子雾污染
电子雾污染虽不属于化学污染,但在室内环境污染中也处于举足轻重的位置,在此值得一提。空调、彩电、计算机、冰箱、电热毯等各种电子产品在使用中都不同程度地发出电磁波——电子雾。电子雾会使人头痛、疲乏、神经质、睡眠不安,影响儿童发育。生物学家调查发现,1969年~1982年美国马里兰州有951名男子死于脑瘤,其中大部分是电工或电气工程师。而在高压线附近工作的人体内癌细胞的生长速度比一般人快24倍。因此从安全起见,人与彩电之间的距离应保持4 m~5 m,离开荧光灯管2 m~3 m;卧室内勿放置冰箱,电热毯变热后应及时切断电源。移动电话、对讲机发出的高频电磁波对健康有影响,经常长时间使用会产生头痛、注意力分散、眼睑抽搐、记忆力衰退等症状。故能使用普通电话时尽可能不使用移动电话。
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教 案
课题:第四章 第三节 硫和氮的氧化物(一)
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、了解二氧化硫的物理性质和用途,掌握二氧化硫的化学性质
2、了解可逆反应的概念,知道SO2的漂白原理
过程
与
方法
1、培养学生用新概念重新理解旧知识的能力(可逆反应概念)
2、组织学生分组讨论,动手参与,培养学生设计实验、动手实验、观察现象的能力,并根据实验现象得出物质的化学性质。
情感
态度
价值观
1、结合二氧化硫的组成、结构和性质关系的教学过程,通过学生动手做实验,使他们获得新知,从而培养学生对科学研究的态度
2、激发学生透过观察探究本质的兴趣,尊重科学以发展的眼光看待科学
重 点
二氧化硫与水反应
难 点
可逆反应
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第三节 硫和氮的氧化物
一、二氧化硫(sulphur dioxide)和三氧化硫
(一)、硫(sulphur)俗称硫磺。
1、硫的物理性质:淡黄色固体,难溶于水,可溶于酒精,易溶于CS2 ,熔沸点都很低。
2、 硫的化学性质
① 氧化性:与绝大多数金属反应
与非金属反应:H2+SH2S
② 还原性:与氧气发生反应
③ 自身氧化还原反应 3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3 +3H2O
(二) 二氧化硫
1、物理性质:二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。
2、化学性质
可逆反应:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫可逆反应。
(1) 酸性氧化物------亚硫酐
① 二氧化硫与水反应 :SO2? + H2O H2SO3 (亚硫酸)
② 二氧化硫与碱的反应
SO2 ?+ 2 NaOH == Na2SO3 + H2O ;SO2 ?+ NaOH == NaHSO3
[SO2 ?+ 2 NaOH == Na2SO3 + H2O;Na2SO3 + H2O + SO2 == 2NaHSO3 ]
③ 与碱性氧化物反应 SO2+CaO==CaSO3
(2) 二氧化硫的氧化性:SO2+2H2S === 3S↓ + 2H2O
(3) 二氧化硫的还原性
① 与卤素单质反应:
SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBr
SO2 + Cl2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HCl
② 与某些强氧化剂的反应:
2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 === K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4
③ SO2的催化氧化 2SO2+O2 2SO3
(4) 漂白性
(5) 用途:制H2SO4 ;作漂白剂;杀菌,消毒
(6) SO2的实验室制法
① 反应原理:Na2SO3 + H2SO4=== Na2SO4 +SO2↑+H2O
② 制备装置:固体和液体不加热制备气体的装置
净化干燥装置:盛放浓硫酸的洗气瓶
收集方法:向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液
检验:湿润的蓝色石蕊试纸---变红 湿润的品红试纸---褪色
尾气处理:用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸
(7) SO2的污染
酸雨:空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨,pH<5.6
(三) 三氧化硫
1、物理性质:又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶沸点都很低。
2、化学性质:具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性。
(四) 硫化氢
1、H2S的物理性质:
无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大,能溶于水,有剧毒。
2、实验室制法:
由强酸制弱酸的原理
FeS + H2SO4 == FeSO4 + H2S ↑
FeS + 2HCl == FeCl2 + H2S ↑
FeS + 2H+ == Fe2+ + H2S ↑
用湿润的Pb(CH3COO)2试纸
Pb(CH3COO)2 + H2S == PbS↓ + 2CH3COOH 试纸变黑
3、化学性质
(1) 可燃性
2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2
2H2S + O2 2H2O +S
(2) 还原性:H2S + X2 ==2HX +S↓(X=Cl、Br、I)
(4) H2S气体的水溶液----氢硫酸
(3) 不稳定性:H2S H2↑+S
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[投]当天的空气质量日报
[讲]请看当天空气质量日报的污染指数及首要污染物、空气质量级别、空气质量状
(首要污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒)
[讲]今天我们来共同讨论关于硫、氮及其化合物的问题
[板书]第三节 硫和氮的氧化物
一、二氧化硫(sulphur dioxide)和三氧化硫
[投影视频]硫磺的存在形式和硫单质的物理性质
[讲解并投影小结]
存在形式:游离态:火山口附近或地壳的岩石
化合态:硫化物和硫酸盐,如硫铁矿FeS2、黄铜CuFeS2、石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)
[板书](一)、硫(sulphur)俗称硫磺。
1、硫的物理性质:淡黄色固体,难溶于水,可溶于酒精,易溶于CS2 ,熔沸点都很低。
[思考]用何种方法除去沾在试管上的硫单质?
(用CS2 洗涤,加热升华法)
[问]比较活泼的非金属单质,常见化合价为-2,0,+4,+6,你能说出其代表物吗?写出你所知道的硫化物
[投影]
化合价
-2
0
+4
+6
物质
类别
FeS、Na2S、HgS、H2S
S
SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3
SO3、H2SO4、
NaHSO4、Na2SO4
[问]硫单质的处于硫元素的中间价态,那么硫会有哪些化学性质呢?
[讲]硫既有氧化性又有还原性
[板书]2、 硫的化学性质
① 氧化性:与绝大多数金属反应
[投影]Fe+SFeS Cu+SCu2S (与变价金属生成低价金属)
2Na+S==Na2S (研磨并轻微爆炸)
Hg+S==HgS (除去有毒的Hg的方法)
[板书]与非金属反应:H2+SH2S
[讲]制得的H2S是一种臭鸡蛋气味的有毒气体,有强还原性。
[板书]② 还原性:与氧气发生反应
[投影]硫在空气和氧气中燃烧的视频
实验现象:硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰,在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰。
化学方程式:S+O2SO2
[板书]③ 自身氧化还原反应
3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3 +3H2O
[设问]在空气质量报告的各项指标中,有二氧化硫和二氧化氮的指数。二氧化硫和二氧化氮是什么?空气中有多种物质,为什么要选择这两种污染物的指数来报告?它们有什么危害?这就是我们这节书所介绍的内容,今天我们首先来共同讨论关于二氧化硫的问题。
[板书](二) 二氧化硫
[展示]一瓶盛满的二氧化硫集气瓶
[问] 二氧化硫什么颜色?什么状态?有什么气味?
二氧化硫是无色,有刺激性气味的气体。
[问]二氧化硫在水中的溶解性怎样呢?
二氧化硫易溶于水。
[板书]1、物理性质:二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。
[过渡]刚了解SO2的物理性质,下面重点研究SO2的化学性质,看看他到底有什么秘密?
[板书]2、化学性质
[引导]请大家从理论上及已有的知识推测。如前面第一章学习过物质的分类,SO2属于什么氧化物?分析SO2的化合价,结合第二章的氧化还原知识进行思考。
酸性氧化物,与水反应生成酸;可以跟碱或碱性氧化物直接反应;
具有氧化性、还原性,因S的化合价为+4价。
[引导]非常好,那让我们一起通过实验进行验证。
[投影]二氧化硫可溶性的视频
实验现象: 试管中的水面上升,滴入紫色石蕊试液后,溶液变红。
实验结论: SO2 溶于水后形成的溶液显酸性。
[板书](1) 酸性氧化物------亚硫酐
① 二氧化硫与水反应 :SO2? + H2O H2SO3 (亚硫酸)
[讲]H2SO3是一种不稳定的二元弱酸,有强还原性,弱氧化性。
[引导]通过现象,可以得出二氧化硫的水溶液呈酸性。但H2SO3不稳定,容易分解成水和二氧化硫,对于这样的反应,在同一条件下,能同时向两个方向进行的反应,我们称它为可逆反应。
[板书]可逆反应:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫可逆反应。
[问]水电解产生氢气和氧气与氢气和氧气燃烧生成水,这二个反应是可逆反应吗?
不是,条件不同
[引导]二氧化硫与碱的反应怎么样呢?(为操作方便,是加进亚硫酸。)
[板书]② 二氧化硫与碱的反应
SO2 ?+ 2 NaOH == Na2SO3 + H2O ;SO2 ?+ NaOH == NaHSO3
[SO2 ?+ 2 NaOH == Na2SO3 + H2O;Na2SO3 + H2O + SO2 == 2NaHSO3 ]
[思考与交流]能否与石灰水反应?有什么现象?方程式如何
向澄清石灰水中通入SO2,起初会看到沉淀,继续通入,沉淀消失
SO2? + Ca(OH)2 == CaSO3↓+ H2O;
SO2 ?+ Ca(OH)2 + H2O ==Ca(HSO3 )2
[SO2? + Ca(OH)2 == CaSO3↓+ H2O;CaSO3 + H2O + SO2 == Ca(HSO3 )2]
[问]能不能用澄清的石灰水来鉴别SO2?与CO2 ?
不能
[板书] ③ 与碱性氧化物反应 SO2+CaO==CaSO3
[讲]利用这点性质,我们可以解决含硫矿物燃料燃烧排放SO2的问题,可以把生成的SO2 最终转化为石膏,称之为钙基固硫
[过]二氧化硫中的硫处于中间价态,既有氧化性,又有还原性
[板书] (2) 二氧化硫的氧化性:SO2+2H2S === 3S↓ + 2H2O
[讲]将SO2与H2S气体混合后可看到混浊
[讲]SO2具有很强的还原性
[板书] (3) 二氧化硫的还原性
① 与卤素单质反应:
SO2 + Br2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HBr
SO2 + Cl2 + 2 H2O = H2SO4 + 2HCl
[讲]SO2不仅能与卤素单质发生反应,而且能使酸性高锰酸钾溶液褪色
[板书] ② 与某些强氧化剂的反应:
2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 === K2SO4 +2MnSO4 + 2H2SO4
[讲]紫色的酸性KMnO4溶液褪色或变浅。但这并不是SO2?的漂白性所起的作用,是它们之间发生氧化还原反应,漂白是对于有机色质来说,卤水与酸性KMnO4不是有机色质。
[过]SO2除了可以被溴水、酸性KMnO4溶液氧化外,还可被HNO3、氯气、氧气等强氧化剂氧化。如工业上生产H2SO4就可以用到以下反应。
[板书]③ SO2的催化氧化
2SO2+O2 2SO3
[讲]SO3 是无色固体,熔沸点都很低。与水反应生成硫酸,是硫酸的酸酐,典型的酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性和强氧化性。
[投影]实验视频:SO2的漂白性。
实验现象:品红溶液褪色,再加热,颜色又复原。
(品红溶液是一种有机红色染料)
[讲]SO2有漂白作用,但漂白后的新物质不稳定,易恢复。
[板书](4) 漂白性
[投影]SO2 能跟某些有色物质化合而生成不稳定的物质,该物质易分解恢复为原有色物质
[讲]在这里大家需要注意的是SO2的漂白性与氯气和活性炭不同,SO2不能漂白酸碱指示剂。
[投影小结]常见漂白剂及其原理比较
漂白剂
HClO、Na2O2、O3、H2O2
SO2
活性炭
原理
具有强氧化性,将有色物质氧化成无色
与某些有色物质化合成不稳定的无色物质
吸附有色物质
特点
不可逆,褪色后颜色不再复原
可逆,受热或放置一段时间可复原
-----
变化
化学
化学
物理
[过]我们研究物质的性质的目的是为了能更好地应用它,SO2的这些性质决定有哪些用途呢?请大家总结并回答。
[讲]SO2在日常生活中有一定用处,工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等,此外,二氧化硫还用于杀菌消毒。但它的危害性也非同小可,二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法厂商非法用来加工食品,以使食品增白等。食用这类食品,对人的肝、肾脏等有严重损害,并有致癌作用。
[板书](5) 用途:制H2SO4 ;作漂白剂;杀菌,消毒
[问]关于酸性氧化物,我们最熟悉的莫过于CO2,那么SO2与CO2有哪些异同呢?
[投影小结]
相同点:都是无色气体且密度大于空气;均为非电解质;都是酸性氧化物
不同点:SO2 有刺激性气味,有毒;SO2 能使品红退色
[思考与交流]如何鉴别SO2和CO2 呢?
鉴别SO2用品红溶液,看是否褪色,
鉴别CO2用澄清石灰水,看是否有沉淀生成
但需要注意的是,当SO2中混有CO2,不影响对SO2的鉴别
但当CO2中混有SO2时,则需要除去SO2
[思考与交流]如何除去CO2中的SO2呢?
可通过足量溴水(氯水)或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液(目的是吸收SO2 ),再通过品红(目的是验证SO2是否被除尽)
[过]根据SO2的性质以及以前学习过的气体制备知识,设计一下SO2在实验室取的装置。
[板书] (6) SO2的实验室制法
① 反应原理:Na2SO3 + H2SO4=== Na2SO4 +SO2↑+H2O
② 制备装置:固体和液体不加热制备气体的装置
净化干燥装置:盛放浓硫酸的洗气瓶
收集方法:向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液
检验:湿润的蓝色石蕊试纸---变红
湿润的品红试纸---褪色
尾气处理:用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸
[过]虽然SO2在实际中有一定的应用,但因SO2是有毒气体,是主要大气污染物之一,当空气中含大量SO2,对环境危害极大,请大家观看有关视频。
[板书](7) SO2的污染
[讲]SO2的主要危害是直接危害人体健康而且是酸雨的主要成分
[板书]酸雨:空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨,pH<5.6
[讲]由于溶解了二氧化碳的缘故,正常雨水的pH 值在5.6左右,然而,当空气中大量N和S的氧化物随雨水降落下来就会使得雨水的pH 值小于5.6而形成酸雨。
[讲]SO2的主要来源是化石燃料燃烧,含S矿石冶炼等工业废气
[思考与交流]如何控制酸雨呢?大家有什么好办法
1、改善燃料种类,积极开发新能源;
2、对煤(其中含硫为0.3%-5%)进行处理,如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO2 .
3、种植能够吸收SO2 的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉)等;
[过]酸雨放置一段时间后,pH会降低,这是因为H2SO3被空气缓慢氧化成H2SO4而造成的,由此我们可知道,SO32―会被空气缓慢氧化成SO42―,但是SO2被氧化成SO3却需要很高的条件,生成的SO3是硫酸的酸酐,是一种无色易挥发的固体
[板书](三) 三氧化硫
1、物理性质:又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶沸点都很低。
2、化学性质:具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性。
[问]那么SO3的通性表现在哪几方面呢?
[投影小结]
(1) 与水反应: SO3 + H2O==H2SO4 (放出大量的热)
(2) 与碱性氧化物反应: SO3 + CaO==CaSO4
(3) 与碱反应: SO3 +Ca(OH)2 == CaSO4 +H2O
[过]最后,请大家阅读资料卡片,让我们拓展视野,一同来了解一下硫化氢的知识。
[讲]给大家读一段资料:敦煌石窟是我国也是世界著名的艺术宝库。敦煌壁画是艺术珍品,但令人奇怪的是,美丽的飞天的脸为什么都是黑的呢?经调查研究,这是自然界中H2S搞的鬼。原来壁画是用碱式碳酸铅做白色颜料,用PbO做黄色颜料。本来飞天的脸都是白的,但日久天长,空气中的H2S跟Pb反应,生成黑色的PbS,所以飞天的脸都是黑的。
在日常生活中也常常看到这样一种现象:家具涂上白漆后,显得明亮洁白。但一两年后变得棕黄了,时间再长又变得棕黑了,原因是有些白漆是用PbCO3 做颜料,空气中H2S跟油漆中的PbCO3 反应生成棕黑色的PbS。
[讲]以上资料中提到的H2S究竟是一种什么气体?下面的时间我们来研究H2S的知识。
[板书](四) 硫化氢
1、H2S的物理性质:无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大,能溶于水,有剧毒。
2、实验室制法:
由强酸制弱酸的原理
FeS + H2SO4 == FeSO4 + H2S ↑
FeS + 2HCl == FeCl2 + H2S ↑
FeS + 2H+ == Fe2+ + H2S ↑
[问]由实验原理,我们可知,制取H2S应采取什么样的装置呢?
固、液混合,不加热,可选用和H2、CO2相同的装置
也可用启普发生器。
[讲]但在制备气体之前要检查装置的气密性。
[问]那么收集装置是什么样的呢?
用向上排空气法收集H2S,理由是密度比空气大,且能溶于水
[问]H2S气体有剧毒,造成大气污染,那么尾气吸收试剂应用什么呢?能用H2O吗?
H2S是酸性气体,应用碱液吸收,不用H2O是因为H2S在H2O中的溶解度小。
[投影]资料卡片------常用干燥剂
酸性:浓硫酸、硅胶、P2O5
碱性:NaOH、碱石灰(CaO、NaOH)
中性:CaCl2 、Na2SO4
但CuSO4 只能证明有水存在,却不能大量吸收水
[问]要制得干燥的H2S应怎么办?
H2S是酸性、有强还原性的气体,可选用P2O5和中性干燥剂。
[问]如何验满呢?
[板书] 用湿润的Pb(CH3COO)2试纸
Pb(CH3COO)2 + H2S == PbS↓ + 2CH3COOH 试纸变黑
[问]下面我们可利用课前制备的H2S气体,研究一下H2S气体的化学性质
[板书] 3、化学性质
[思考与交流]请大家分析H2S中S元素的化合价,并从氧化还原反应的角度来推测其化学性质。
H2S中S显-2价,是S的最低价,故在发生氧化还原作用时只显还原性。
[视频实验]在导管口用火点燃H2S气体,观察完全燃烧时发出淡蓝色火焰,然后用一个蒸发皿靠近火焰现象,皿底部附有淡黄色粉末。
[问]由此现象可得出什么结论?
[板书] (1) 可燃性
[讲]H2S燃烧的产物与O2用量有关,当O2充足时,H2S能完全燃烧而以出淡蓝色火焰,并生成H2O与SO2。
[板书] 2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2
[讲]当火焰罩上蒸发皿时,有淡黄色粉末出现时,是由于H2S不完全燃烧生成S之故。
[板书] 2H2S + O2 2H2O +S
[思考与交流]请大家分析上述两反应,讨论出H2S与O2按不同比例混合时的氧化产物
[过]由刚才的学习我们知道,H2S具有还原性,可被O2氧化为SO2或S,那么能否被具有氧化性的卤素单质所氧化呢?
[问]碘水、溴水、氯水能将H2S氧化吗?氯、溴、碘、硫的氧化性顺序如何呢?
[板书](2) 还原性:H2S + X2 ==2HX +S↓(X=Cl、Br、I)
[投影小结]单质氧化性:Cl2>Br2 >I2>S
离子还原性:Cl―
[小结]事实证明,H2S是一种较强的还原剂,可被O2、卤素单质、SO2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化。
[讲]H2S除了有强还原性外,还有不稳定性,即在较高温度时易分解为H2和S,其稳定性弱于S的同族元素O所形成的氢化物H2O
[板书](3) 不稳定性:H2S H2↑+S
[过]H2S气体溶于水时,可得氢硫酸,下面我们就来一起讨论它的性质。
[板书] (4) H2S气体的水溶液----氢硫酸
[讲]氢硫酸是一种易挥发的二元弱酸,其酸性比碳酸还要弱,具有酸的通性。
[思考与交流]现有氢硫酸(H2S)、亚硫酸(H2SO3)、亚硫酸钠(Na2SO3)三瓶溶液,它们在空气中易变质。
(1) 分析变质的原因
均有强还原性,能被空气中的氧气氧化。
2H2S+O2==2S↓+2H2O 2H2SO3+ O2==2H2SO4
2Na2SO3 +O2==2Na2SO4
(2) 设计实验证明是否发生变质
H2S :观察是否有浑浊
H2SO3:加BaCl2溶液,是否有白色沉淀
Na2SO3:先加盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,看是否有白色沉淀生成
(3) 设计实验证明溶液已完全发生变质
H2S :加入硫酸铜溶液,看是否有黑色沉淀
H2SO3:加入品红溶液,看是否褪色
Na2SO3 :加入酸性高锰酸钾溶液,看溶液是否褪色
[总结]本节从硫单质的性质讲起,从S的-2、0、+4、+6价的价态对它的氢化物、氧化物及其对应的水化物和盐的氧化还原性进行了分析,重点学习了SO2的性质,使我们对酸雨的形成与防治有了一定的认识。
[自我评价]
1.在BaCl2 溶液中通入SO2 气体,溶液仍澄清。若将BaCl2溶液分别盛在两支试管,一支加HNO3 ,另一支加NaOH溶液,再通入SO2 气体,结果两支试管均有白色沉淀。由此,下列结论合理的是( C )
A.BaCl2有两性
B.两试管沉淀均是BaSO3
C.SO2 有还原性,酸性
D.升高PH,使SO2 水溶液中SO32― 浓度增大
2.下列实验能证明某无色气体为SO2 的是( CD )
A.能使澄清石灰水变浑浊
B.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.能使品红试液褪色,加热后又显红色
D.能使溴水褪色,再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生
3.检验SO2 气体中是否混有CO2 气体,可采用的方法是( D )
A.通过品红溶液
B.通过澄清石灰水
C.先通过氢氧化钠溶液,再通过澄清石灰水
D.先通过酸性高锰酸钾溶液,再通过澄清石灰水
4.能证明SO2 具有漂白性的是( B )
A.SO2 气体通入紫色的酸性高锰酸钾溶液中,发现溶液紫色褪去
B.SO2气体通入品红溶液中,红色褪去
C.显红色的酚酞通入SO2后,红色褪去
D.SO2气体通入溴水中,橙色褪去
学生举例练习并总结
学生自己查阅资料完成物理性质的学习
教学回顾:
教 案
课题:第四章 第三节 硫和氮的氧化物(二)
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、了解一氧化氮和二氧化氮的部分物理性质
2、酸雨的形成与防治,自主探究分析空气污染的原因,自主探究雨水pH的测定。
过程
与
方法
1、通过设计和评价二氧化氮与水反应的装置简图,及参与观察实验,提高获取知识、分析知识、评价知识的能力
情感
态度
价值观
1、通过参与探究过程,培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。
重 点
二氧化氮与水的反应,二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
难 点
二氧化氮与水的反应
知
识
结
构
与
板
书
设
计
1、NO和NO2的生成
N2 + O2 2NO
2NO + O2== 2NO2
实验室制法:Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O
2、物理性质:
NO是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。
NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化,易溶于水
3、化学性质
(1)NO与氧气反应:2NO+O2==2NO2
(2) NO2 的聚合反应:2NO2 N2O4
(3) NO2 的氧化性:
4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO3 + I2
NO2 + SO2 + H2O == H2SO4 + NO
(4) 与碱反应:
NO+NO2 +2NaOH==2NaNO2 +H2O
2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O
(5) NO2与水反应:3NO2+H2O==2HNO3+NO
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
4NO + 3O2+2H2O==4HNO3
三、NO2、NO和O2的混合气体跟H2O反应的相关计算
1、NO2溶于水的问题
2、NO和O2的混合气体通入H2O
3、NO2和O2的混合气体通入H2O
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[投影]资料卡片:信使分子------NO
三们美国药理学家Robert F. Furch gott , Louis J.I gnarro 和 Ferid Murad获取了1998年诺贝尔生理学或医学奖,他们发现“NO”是心血管系统的信号分子,NO却在哺乳类动物及人类机体起着广泛的重要的生物学作用
三位科学家发现NO在人体血管内具有传递信号的功能,使血管处于持续的舒张状态,血压降低,NO可抑制VSMC和心肌细胞增殖,维持其正常的有丝分裂;少量NO有正性心肌及心输出量的作用,并抑制白细胞黏附、浸润而减轻炎症介导的心肌细胞坏死,进而在心肌缺血再灌注操作中发挥细胞保护作用
[思考]NO被视为大气污染物,没想到它会在生命过程中有如此重要的作用,这会给我们什么样启示?>
[板书]二、二氧化氮(nitrogen dioxide)和一氧化氮
[问]欲认识两种氮氧化物,我们还要从大家最熟悉的氮气入手,空气中氮气的体积分数为多少?
78%
[讲]自然界中的氮主要以游离态存在于大气中,生物体中蛋白质含有化合态氮,土壤中有硝酸盐,如KNO3、Ca(NO3)2 等。所以有人说“氮是生命元素”
[问]工业上用分离液态空气法制氮气的原理和操作。请大家预测氮气的性质活泼与否
通常情况下,氮气不活泼,不与氧气反应,但氮气在一定条件下还可以与氧气反应。
[板书]1、NO和NO2的生成
[视频实验]N2和O2在放电条件下的反应
[板书]N2 + O2 2NO
2NO + O2== 2NO2
实验室制法:
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O
[问]通过实验观察,NO和NO2可能具有什么样的物理性质呢?大家推测一下。
[板书]2、物理性质:
NO是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。
NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化,易溶于水
[思考与交流]可用什么样的方法收集NO和NO2呢
NO与空气密度相近且与空气中的氧气反应,但NO不溶于水,因此可用排水法收集
NO2溶于水,密度比空气大,故用向上排空气法收集。
[讲]氮除了-3、0外,其正价从+1到+5,NO和NO2是氮较为典型的氧化物,除此之外,还有N2O,俗称笑气。N2O3,是亚硝酸的酸酐。N2O5,是硝酸的酸酐。
[过]那么NO和NO2究竟有哪些化学性质呢?下面让我们一起来探究一下。
[板书]3、化学性质
[讲]NO不与水反应,在常温下易与O2化合生成NO2 。
[板书](1)NO与氧气反应:2NO+O2==2NO2
[讲]NO2在通常状况下,能自身相互结合生成无色的N2O4 气体,且在加热时气体颜色加深
[板书](2) NO2 的聚合反应:2NO2 N2O4
[讲]NO仅能与氧气反应,但NO2 的N处于中间价态,有弱还原性和强氧化性。NO2 具有较强的氧化性,可使湿润的KI淀粉试纸变蓝
[板书](3) NO2 的氧化性:
4NO2 +2KI ==2NO + 2KNO3 + I2
NO2 + SO2 + H2O == H2SO4 + NO
[讲]NO和NO2有毒,污染环境,不能直接排放,但可以用碱液进行尾气吸收。
[板书](4) 与碱反应:
NO+NO2 +2NaOH==2NaNO2 +H2O
2NO2 +2NaOH==NaNO3 +NaNO2+H2O
[讲]NO2溶于水,且能与水反应,NO2难被氧气氧化,易与水反应生成HNO3
[板书](5) NO2与水反应
[视频实验]NO2溶于水实验
[板书]3NO2+H2O==2HNO3+NO
[思考与交流]NO2是否是硝酸的酸酐呢?
不是,因为N的化合价不是+5价
[思考与交流]俗话说“雷雨发庄稼”,请思考这其中的原理及涉及的可能反应。
空气中氮气和氧气在放电下生成一氧化氮,一氧化氮再和氧气反应,生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸,硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐,成为氮肥被植物吸收。
[思考与交流]在新疆与青海交界处有一山谷,人称“魔鬼谷”,经常电闪雷鸣,狂风暴雨,把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛,四季常青,这是为什么?试写出相关反应的化学方程式。
N2 + O2 ===2NO
2NO+O2==2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
[科学探究]现给你一试管预先制好的NO2,其他药品和仪器自选。请你设计实验,要求尽可能多地使NO2被水吸收。并填写教材上的表格
[投影]填写表格并请同学总结
实验步骤
现象
解释(可用化学方程式表示)
(1)
将一支充满NO2的试管倒放在盛有水的水槽中
红棕色气体逐渐消失,水位上升,最后水充满整个试管的2/3,无色气体充满试管的1/3(上部)
3NO2+H2O==2HNO3+NO
NO2为红棕色气体,易溶于水,NO为无色气体,难溶于水
(2)
制取少量氧气
2H2O2 ==2H2O +O2↑
(3)
将氧气慢慢地通入步骤(1)的试管中
无色气体变为红棕色气体,又变为无色气体,但气体体积逐渐减小,液面不断上升
2NO+O2==2NO2
3NO2+H2O==2HNO3+NO
[思考与交流]你的实验设计对工业上生产HNO3有什么启示?(从原料的充分利用,减少污染物的排放等方面考虑)
NO2与水的反应可知,只有2/3的NO2转化为HNO3,而1/3的NO2转化为NO。因此,硝酸工业常在吸收反应进行过程中补充一些空气,使生成的NO再氧化为NO2,NO2溶于水又生成HNO3和NO。经地这样多次的氧化和吸收,NO2可以比较完全地被水吸收,尽可能地转化为HNO3
[讲]工业上循环利用NO制HNO3 ,那么将NO做为中间产物对方程式叠加,可得到NO2和O2的混合气体共同与水反应的方程式
[板书]4NO2+O2+2H2O==4HNO3
[讲]那么,若是把NO2看到NO和O2反应的产物,再次将两个反应叠加,又会得到什么呢?对,可以得到NO和O2的混合气体共同与水反应的方程式
[板书]4NO + 3O2+2H2O==4HNO3
[讲]氮氧化物溶于水的计算是常见的考点,有时需要讨论,并且需要讲究技巧。
[板书]三、NO2、NO和O2的混合气体跟H2O反应的相关计算
1、NO2溶于水的问题
[讲]依据原理:3NO2+H2O==2HNO3+NO,若有气体剩余,应为NO。
[投影]例1、将20mL NO和NO2 的混合气体的试管倒立于盛有H2O水槽中,充分反应后,余于气体体积变为10mL,求原混合气体中NO和NO2 各占多少?
解法一:设NO体积为x mL,NO2体积为y mL
x+y==20
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO
3 1
y y/3
x+y/3==10 解之得,x==5 y==15
[讲]利用差量法可帮助快速解题,可在题中寻找体积差
解法二:设NO2体积为x mL
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO △V
3 1 2
x 20-10==10
x = 15
[讲]若将NO和O2的混合气体通入水中,会发生反应4NO+3O2+2H2O==4HNO3
[板书]2、NO和O2的混合气体通入H2O
[讲]通过方程式分析可知,若NO过量则余下气体为NO,若O2过量则余下气体为O2,解这类题的关键是分析过量并判断余下气体成份。
[投影]例2、一支试管中充有20mLNO气体,倒置于水槽中,现向其中通入一定量的O2,试管内最终有4mL气体,则通入O2的体积可能是多少?
解:若最终余下气体的成份为NO,则与水反应的NO为20-4=16mL
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
4 3
16 X X=12 mL
若最终余下气体的成份为O2,则20mLNO均与水反应
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
4 3
20 X X=15mL
此时,通入O2的体积为15+4=19mL
∴通入O2的体积可能是12 mL 或19 mL
[点击试题]一定条件下,将等体积的NO和O2混合于一试管中,然后将试管倒立于盛有H2O 的水槽中,充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少?
[讲]若将NO2和O2的混合气体通入水中,会发生反应4NO2+O2+2H2O==4HNO3
[板书]3、NO2和O2的混合气体通入H2O
[讲]通过这个反应可知,若O2过量则剩余气体为O2,但是若NO2过量,则过量的NO2还会和H2O继续反应,则余下气体为NO。
[投影]例3、在一支容积为30mL的试管内充满NO2 和O2的混合气体,把试管倒置于水中,充分反应后余5mL,则原混合气体中NO2 和O2的体积各是多少?
解:设原混合气体中NO2的体积为x mL ,O2的体积为y mL
则 x + y == 30
若O2过量,则余下5 mL 气体为O2 ,则所有的NO2全部参加反应,而参加反应的O2的体积为(y – 5) mL
4 NO2 + O2 +2H2O == 4HNO3
4 1
x y-5 x == 4(y-5)
解之得,x = 20 mL y = 10 mL
若NO2过量,则O2全部参加反应,而过量的NO2还会和H2O继续反应,余下的5 mL气体为NO,
4 NO2 + O2 +2H2O == 4HNO3
4 1
4y y
则过量的NO2体积为 (x-4y) mL
3NO2 + H2O ==2HNO3 + NO
3 1
(x-4y) 5 则 x-4y == 15
解之得,x = 27 mL y = 3 mL
∴NO2和O2的体积是20 mL和10 mL 或27 mL和3 mL
[点击试题]将充满NO2 和O2混合气体的量筒倒置于H2O 中,充分反应后保持气体压强不变,水进入至量筒体积的一半处停止了,则原混合气体中NO2 和O2的体积比是多少?
[小结]本节学习了氮的氧化物,重点是NO和NO2的性质,尤其是NO与氧气和NO2与H2O的反应。
[自我评价]
1、对于氮的氧化物的下列叙述中,正确的是( D )
A、氮的氧化物都是无色气体
B、氮的氧化物都不溶于水
C、氮的氧化物都是酸性氧化物
D、氮的氧化物都是大气污染物
2、将5 mLNO和15 mL NO2混合气体通入倒置水槽中充满水的试管里,最后在试管中能收集到的气体体积为( C )
A、20 mL B、15 mL C、10 mL D、5 mL
3、在一定条件下,将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于H2O中且盛满H2O的容器内,充分反应后,容器内残留m/2体积的气体,该气体与空气接触后变为红棕色气体,则m/n=______(8:3)
4、有一容积为50 mL 带活塞的密闭容器,在常温下往此容器中充入30 mL NO和10 mL O2,待活塞停止后,容器体积为( D )
A、40 mL B、30 mL < V < 40 mL
C、30 mL D、20 mL < V < 30 mL
教学回顾:
课件63张PPT。二氧化硫1.来源:煤等含硫燃料的燃烧、工业 废气、火山喷发等.一、硫的氧化物硫广泛存在于自然界 游离态的硫存在于火山喷口附近或地壳的岩层里 硫广泛存在于自然界 (1)、硫在自然界中的存在:硫游离态化合态火山喷口地壳岩层硫化物:硫铁矿或黄铁矿(FeS2)等硫酸盐:芒硝(Na2SO4·10H2O) 石膏(CaSO4·2H2O)黄铜矿:(CuFeS2)H2S SO2 SO3二黄铜矿俗称:硫磺
颜色:淡黄色
状态:晶体
质 :脆,容易研成粉末。
溶解性:不溶于水,
微溶于酒精,
易溶于二硫化碳。
密度:比水大(约为2 g/cm3 )
熔沸点:低(112.8℃, 444.6 ℃)
(2)硫的物理性质:硫粉(2)硫的化学性质:S + O2 = SO20+4 划火柴时常闻到的一股呛鼻的气味,就是
火柴头成份中的硫燃烧后产生的二氧化硫。现象:有刺激性气味的气体生成。
硫在空气中安静地燃烧,发出淡蓝色的火焰;
硫在纯氧中发出蓝紫色地火焰点燃(工业制硫酸的第一步)S + Fe = FeS 2Cu + S = Cu2S既有氧化性又有还原性!易溶于水SO2颜色状态气味密度毒性沸点水溶性无色气体刺激性气味密度比空气大有毒易液化2.物理性质实验探究设计实验目的:探究SO2在水中的溶解性实验仪器和药品:带橡胶塞的试管(充有SO2)、水槽(盛水)
实验结束时,在水下用胶塞塞紧试管口,避免实验功亏一篑温馨提示:实验4-7:(1)酸性氧化物①与水:②与碱:③与碱性氧化物:CaSO33.化学性质可逆反应:④与盐的反应:SO2+ Na2SO3 + H2O = 2NaHSO3与CO2相似2SO2 + O2催化剂 △(2)还原性:工业生产硫酸用途:3.化学性质2SO3(工业制硫酸的第二步)(工业制硫酸的第三步)SO2 能与很多氧化剂反应:5SO2 + 2KMnO4+ 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 SO2 + Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HClSO2 能使酸性高锰钾褪色SO2 也能与Br2、I2发生相似的反应(3)氧化性:3.化学性质2H2S+SO2 ==3S↓ +2H2OSO2 中的S化合价是+4价:为中间价态“高价氧化低价还 ,中间价态两边转”∴ SO2既有还原性,又有氧化性。S的常见化合价:-2,0,+4,+6①漂白原理:SO2+某些有色物质不稳定的无色物质△② SO2不能使指示剂褪色③工业常用SO2漂白纸浆、毛、丝、草帽等(4)漂白性3.化学性质氯水和二氧化硫漂白性的比较
氯水中HClO将有色物质氧化成无色物质
SO2溶于水与某些有色物质生成不稳定的无色物质
氧化还原反应非氧化还原反应
永久性
暂时性
知识梳理SO2来源物理性质化学性质用途物质分类角度氧化还原角度特性角度酸性氧化物以还原性为主漂白性三氧化硫酸性氧化物:CaSO4 + H2O CaSO4二、二氧化氮和一氧化氮1、氮气(N2) 已知氮气占空气总体积的78%, 试求空气中
氮气的质量分数0.78×281×29×100% = 75% 请计算氮气在标准状况下的密度28 g/mol22.4 L/mol = 1.2 5 g/L 无色无味气体 比空气稍轻1)、氮气的物理性质: 不溶于水 空气密度ρ=1.295 g/L N2 + O2 ===== 2NO放电或高温2NO + O2 = 2NO2 (红棕色)2)、氮气的化学性质:3)、氮气的用途:保护气:填充灯泡,焊接金属等2、一氧化氮(NO):1)、NO的物理性质:一种无色、不溶于水的有毒气体是大气的污染物2)、NO的化学性质:(工业制硝酸的第二步) 二氧化氮是硝酸的酸酐吗?为什么? 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (工业制硝酸的第三步)+4+5注意:酸酐和对应酸中的非金属元素,化合价相同。 哪种氧化物是亚硝酸(HNO2)的酸酐? N2O3 3、二氧化氮(NO2):1)、NO2的物理性质:(污染大气的有害物质之一) 红棕色、有刺激性气味的有毒气体, 密度比空气大 易液化(20℃)易溶于水并与水反应2)、NO2的化学性质: 硝酸的酸酐是N2O5+5在自然界植物能直接吸收游离态的氮吗?思考和交流 多媒体演示雷电视频.MPG自然界中游离态的氮如何被植物吸收的呢? 在通常情况下,氮气与氧气不发生反应,但在放电或高温条件下,氮气与氧气会发生反应,生成无色的,不溶于水的一氧化氮(NO)。一氧化氮在常温下很容易和空气中的氧气化合,生成红棕色的二氧化氮。多媒体演示3NO2+ H2O ==2HNO3 + NO3NO2 + H2O
= 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 4、NO和NO2的性质无色,
不溶于水红棕色,有刺激性
气味的有毒气体,
易溶于水,易液化[科学探究] 书p92 NO2溶于水实验现给你一试管二氧化氮,其他药品和仪器自选。
1、请你设计实验,要求尽可能多地NO2被水吸收。科学探究现给你一试管二氧化氮,其他药品和仪器自选。
1、请你设计实验,要求尽可能多地NO2被水吸收。总反应: 4 NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3将充满NO2的试管倒立在水槽
红棕色逐渐消失,试管水位
上升到2/3处3NO2+H2O=2HNO3+NO往试管
通入O2无色气体变成红棕色;水位继续上升
红棕色又消失2NO+O2=2NO2继续通
入氧气水逐渐充满试管3NO2+H2O=2HNO3+NONO2 和 O2 混和气体溶于水的反应2NO + O2 = 2NO2 ②3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ①① ×2 + ② 总反应: 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3NO 和 O2 混和气体溶于水的反应2NO + O2 = 2NO2 ①3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ②① ×3 + ②×2 总反应: 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3神州号载人宇宙飞船升空请阅读教材P92的科学视野。C2H8N2 + N2O4 = 2CO2↑+3N2 ↑ +4H2O ↑ 这是一幅幅多么撩人的自然美景,然而,如今的地球正在遭受着前所未有的灾难:大气污染加剧、水污染严重,固体废弃物与日俱增、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、土地沙漠化等。生存环境的日益恶化,严重威胁着人类的健康和生命,于是,全人类大声疾呼:“Save Our Soul”,保护地球,保护环境。我们面临着严峻的大气污染三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
洛杉矶光化学烟雾44 随着人们生活水平的日益提高,城市工业化步伐的大步前进,环境污染已经成为全世界最为关注的问题之一,某些工厂排出的废气不经过处理直接排放到空气中,严重造成了大气污染,使得某些地区雨水酸性严重超标,形成酸雨。 1872年美国化学家Smith首先提出酸雨一词,引起全世界关注。1985年,几场酸雨过后,我国四川奉节县9万多亩松树全部枯死,重庆南山2.7万亩马尾松死亡过半。酸雨在国外被称为“空中死神”
酸雨可对森林植物产生很大危害。根据国内对 105 种木本植物影响的模拟实验,当降水 pH 值小于 3.0 时,可对植物叶片造成直接的损害,使叶片失绿变黄并开始脱落。叶片与酸雨接触的时间越长,受到的损害越严重。野外调查表明,在降水 PH 值小于 4.5 的地区,马尾松林、华山松和冷杉林等出现大量黄叶并脱落,森林成片地衰亡。例如重庆奉节县的降水 pH 值小于 4.3 的地段,20 年生马尾松林的年平均高生长量降低 50%。左侧图片摄于1908年右侧图片摄于1968年 1952年12月5日的伦敦,前所未见的浓雾弥漫全城,市内某些地区的能见度曾经降到零。仅四天时间内死亡了4000多人,在之后的两个月时间内,又有8000人陆续死亡。这就是著名的“1952年伦敦大雾事件”。 1948年10月26-31日,美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天,使6000人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、胸闷等不适,其中20人很快死亡。世界重大环境污染事件树叶
森林雕像鱼电线杆受酸雨伤害的水稻 未受酸雨伤害的水稻 乐山大佛遭受酸雨腐蚀1、二氧化硫和二氧化氮是主要的大气污染物。
2、污染物的来源:
(1)SO2主要来自于化石燃料(如煤与石油)的燃烧、含硫金属的冶炼以及制造硫酸、磷肥等产生的废气。
(2)NO2主要来自于汽车尾气。三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染酸雨的形成:石油 煤 金属矿物酸雨燃 烧CO2 SO2 NOx 雨水. 霜. 雹. 露 等 酸雨:主要指pH值小于5.6的雨水,
其主要是含有硫酸和硝酸。 正常雨水(含雨、霜、露、雹、雾等)由于存在CO2原因其pH值约为5.6 。在水中当pH值小于5.5时,大部分鱼类难以生存;当降到小于5时,各种鱼类和两栖动物及昆虫、水草及浮游生物面临灭绝。 酸雨会伤害植物的新生芽,使叶绿素含量
偏小,光合作用受阻,作物产量下降,严重时
会导致大面积的农作物减少或绝收,大片的森
林树木枯死,小生物随之灭绝……最终必然会
影响到我们人类自身。酸雨的危害主要有:
1、对人体的直接危害,首先是它的刺激性,其次是它会
形成硫酸雾和硫酸盐雾,其毒性比SO2大,能浸入人的肺部,
引起肺水肿等疾病而使人致死;
2、引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动物生长
3、破坏土壤、植被、森林;
4、腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等;
5、渗入地下,可引起地下水酸化,酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。联合国决议:
每年6月5日——“世界环境日”。 环境——人类赖以生存和发展的自然环境及人类活动所能达到的宇宙空间,大气、水体、土壤和生物界是四大环境要素。大气污染的来源,危害,治理主要污染物:二氧化物 碳氧化物 氮氧化物 碳氢化物 飘尘 煤尘 放射性物质等1.来源:煤 石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等
2.危害 危害人类健康 影响植物生长
破坏建筑材料 改变地球气候
治理:1.调整资源结构,开发新能源(太阳能、氢能、风能、地热等)。
2.减少使用煤、石油、天然气等化石燃料,减少工业废气排放,对废气进行回收净化再利用等。
3.大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。水污染的来源,危害,治理1.来源:石油炼制、工业废水、生活废水、使用过农药、化肥的农田排水、降水淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。
2.危害:污染水源,改变水质,加剧水源危害。造成水体富营养化,破坏海滨风景区治理: 控制污水任意排放,对污水进行净化处理,改善用水制度,研究无污染新工业,合理、科学地施用化肥、农药。回收废旧电池。居室污染的来源,危害及防治措施1.来源:煤、石油、液化气、天然气等的燃烧,煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾,烟草的燃烧,电器发出的电磁波,地毯中的螨虫,建筑装潢材料产生的甲醛、放射性稀有气体氡,化妆品,日用化学品,家宠等。
2.危害:引起人体呼吸道、消化道等疾病,导致各种癌症、皮肤病、传染病,影响婴幼儿智力和发育等。治理:1.保持室内清洁通风
2.对电器辐射采取防护措施,并保持距离
3.厨房要有通风换气设施
4.宠物要经常洗浴,养成良好的排便习惯,并注意及时清除.
5.女性朋友要慎用化妆品和日常化学用品
6.建议男士少抽烟或不抽烟 2月02日:国际湿地日
3月22日:世界水日
4月22日:地球日
5月31日:世界无烟日
6月05日:世界环境日
6月17日:世界防治荒漠化和干旱日
7月11日:世界人口日
9月16日:国际保护臭氧层日
10月4日:世界动物日
10月16日:世界粮食日
12月29日:国际生物多样性日世界
环境日 pH 计(酸度计) 测定雨水的pH