化学——硫、氮及其循环

这是一篇关于化学——硫、氮及其循环的思维导图，总结了硫的氧化物、常见的硫酸盐、 硫循环、 酸雨、氮肥、 氮循环等。

硫、氮及其循环

• 硫元素
  • 硫（硫黄）
    • 存在
      • 游离态
        • 火山喷口及地壳的岩层中
      • 化合态
        • 硫化物
          • 黄铁矿（FeS₂）、黄铜矿（CuFeS₂）等
        • 硫酸盐
          • 石膏（CaSO₄·2H₂O）、芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）等
    • 物理性质
      • 黄色或淡黄色的固体
      • 质脆，易研磨成粉末
      • 不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳
        • 可用于洗涤内壁附着硫单质的试管*
    • 化学性质
      • 还原性
        • 可燃性
          • 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰；在纯氧中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰
        • 与强氧化剂反应
          • S+2H₂SO₄（浓）=3SO₂↑+2H₂O
      • 氧化性
        • 与变价金属反应生成低价硫化物
        • 与氢气加热反应
      • 与碱溶液反应（氧化性&还原性）
        • 3S+6NaOH（浓）=△=2Na₂S+Na₂SO₃+3H₂O
  • 硫的氧化物
    • 二氧化硫
      • 物理性质
        • 无色、有刺激性气味的有毒气体
        • 密度比空气大
        • 易液化
        • 易溶于水，1体积的水可溶解40体积的二氧化硫
          • • 亚硫酸：不稳定的弱酸
      • 化学性质
        • 漂白性
          • 与某些有色物质（如品红溶液）化合生成不稳定的无色物质
            • 受热后使有色物质恢复至原来的颜色
          • 用品红溶液检验SO₂；工业上漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等
        • 氧化性
        • 还原性
          • 与氧气反应
          • 与溴水反应
            • SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr
          • 2CaO+2SO₂+O₂=2CaSO₄
        • 酸性氧化物的通性
          • 与水反应
            • SO₂+H₂O=H₂SO₃
          • 与碱反应
            • SO₂（少）+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
            • SO₂（过）+NaOH=NaHSO₃
            • SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O
          • 与碱性氧化物反应
            • CaO+SO₂=CaSO₃
          • 与盐反应
            • SO₂+Na₂CO₃=Na₂SO₃+CO₂
          • 类比CO₂
    • 三氧化硫
      • 物理性质
        • 无色透明油状液体
        • 具有强刺激性的臭味
      • 化学性质
        • a. 与H₂O反应:SO₃+H₂O=H₂SO₄
        • b. 与CaO反应:
        • c. 与Ca（OH）₂反应:
      • 化学性质
        • 与水反应
        • 与氧化钙反应
          • SO₃+CaO=CaSO₄
        • 与氢氧化钙反应
          • SO₃+Ca（OH）₂=CaSO₄+H₂O
  • 硫酸
    • 物理性质
      • 难挥发的无色油状液体，密度大，沸点高
      • 浓硫酸与水以任意比例互溶，溶解时可放出大量的热
        • 稀释的方法：将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中 ，并用玻璃棒不断搅拌
      • 吸水性
        • 干燥不与它起反应的气体（常见的酸性干燥剂）
        • 使用浓硫酸后需将瓶盖拧紧
    • 化学性质
      • 脱水性
        • 将有机物中的氢氧元素按照2:1的比例脱去，生成黑色的碳
      • 酸的通性
        • 硫酸是强电解质，在水溶液中的电离方程式为 H₂SO₄=2H⁺+SO₄²⁻
        • 能与指示剂、金属、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应
      • 强氧化性
        • 与金属单质反应：金属+浓硫酸→高价金属硫酸盐+SO₂↑+H₂O
          • 与活泼金属反应：Zn+2H₂SO₄+SO₂↑+2H₂O 浓硫酸变稀后发生Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
          • 与不活泼金属反应:Cu+2H₂SO₄（浓）=CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，浓硫酸变稀后反应停止
          • 常温下，Fe、Al遇浓硫酸钝化
        • 与非金属单质反应
          • 2P+5H₂SO₄（浓）=△=2H₂PO₄+5SO₂↑+2H₂O（形成的酸稳定）
          • C+2H₂SO₄（浓）=△=CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O（形成的酸易分解）
          • S+2H₂SO₄（浓）=△=3SO₂↑+2H₂O（归中反应，浓硫酸不能氧化SO₂）
    • 硫酸的用途
      • 制取化肥、硫酸盐、挥发性酸
      • 消除金属表面的氧化物
      • 用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，是实验室里常用的试剂
    • SO₄²⁻的检验
      • 反应原理:Ba²⁺+SO₄²⁻=BaSO₄↓
      • 所用试剂:稀盐酸和BaCl₂溶液
      • 滴加顺序:先加稀盐酸，再加BaCl₂溶液 可表示为:被检液加足量盐酸（酸化）→取清液滴加BaCl₂溶液→有无白色沉淀产生（判断有无SO₄²⁻）
  • 常见的硫酸盐
  • 硫循环
  • 酸雨
• 氮元素
  • 氮气
    • 物理性质
      • 无色无味的气体
      • 在101kPa、-195.8°C时变成无色的液体
    • 化学性质
      • 化学性质不活泼，常用作低温试验的冷冻剂
      • 常以游离态存于空气中
  • 固氮
    • 采用天然或人工的方式，将空气中的游离态氮转化为化合态氮的过程叫做固氮
    • 天然固氮
      • 生物固氮
        • 在豆科植物的根瘤菌体内所含的固氮酶作用下还原为氨
      • 大气固氮
        • 在放电或高温下，生成无色的一氧化氮
          • 一氧化氮难溶于水，在常温下易于空气中的氧气化合。 二氧化氮为红棕色并有刺激性气味的气体，有毒，易溶于水。
    • 人工固氮
  • 氮肥
    • 氨和氨水
      • 物理性质
        • 无色、有刺激性气味的气体
        • 冷却或加压后易被液化
          • 液氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂
        • 极易溶于水，在常温常压下，1体积水约可溶解700体积的氨
      • 化学性质
        • 氨水能使酚酞试液变红色，说明氨水显碱性
    • 氨态氮肥
      • 硫酸铵（硫铵） 硝酸铵（硝铵）
      • 铵盐都是晶体，能溶于水，受热容易分解，分解时一般放出氨
    • 硝态氮肥和硝酸
      • 硝态氮肥是以硝酸盐为主要成分的氮肥
      • 硝酸（强氧化性）
    • 尿素
      • 白色结晶
      • 易溶于水
        • 水溶液呈中性
      • 可作为反刍动物的蛋白质补充饲料
        • 尿素中的氮在反刍动物胃中，经微生物作用转化成氨基酸等，最后形成组织蛋白和奶蛋白等
  • 氮循环