資源簡(jiǎn)介

(共37張PPT)
3.3 硫循環(huán)和氮循環(huán)
第二章 海洋中的鹵素資源
授課人：
學(xué)習(xí)要點(diǎn)
一、
自然界中的硫循環(huán)
二、
自然界中的氮循環(huán)
三、
三、
酸雨
課堂導(dǎo)入
硫循環(huán)，是指硫在大氣、陸地生命體和土壤等幾個(gè)分室中的遷移和轉(zhuǎn)化過(guò)程。化石燃料的燃燒、火山爆發(fā)和微生物的分解作用是它的來(lái)源。
那么，自然界中的硫元素是如何轉(zhuǎn)化的呢？
知識(shí)梳理
自然界中硫的存在與轉(zhuǎn)化
部分硫
SO2
光照、H2O、O2
氧化
H2SO3
H2SO4
S
H2S
微生物
還原
SO3
地表
H2S
大氣
火山爆發(fā)
與砷、鐵、汞等元素化合
受空氣中氧氣和水等作用
地下
石膏(CaSO4 2H2O)、芒硝(Na2SO4 10H2O)
黃鐵礦
雌黃
雄黃
辰砂
FeS2
As2S3
As4S4
HgS
含硫
礦物
●自然界中的硫循環(huán)
自然界中硫的存在與轉(zhuǎn)化
●自然界中的硫循環(huán)
不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
1.不同價(jià)態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化與性質(zhì)
硫元素常見(jiàn)的化合價(jià)有-2、0、+4、+6，可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。
利用氧化劑，可將硫元素從低價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)；
利用還原劑，可將硫元素從高價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化為低價(jià)態(tài)。
●自然界中的硫循環(huán)
2.不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
序號(hào) 轉(zhuǎn)化目標(biāo) 轉(zhuǎn)化前的含硫物質(zhì) 選擇試劑 轉(zhuǎn)化后的含硫物質(zhì)
① －2→0 H2S O2(不足) S
SO2 ② 0→－2 S H2 H2S
Fe或Cu FeS或Cu2S
③ －2→＋4 H2S O2(足量) SO2
④ 0→＋4 S O2 SO2
⑤ ＋4→0 SO2 H2S S
⑥ ＋4→＋6 SO2 O2 SO3
Cl2 H2SO4
⑦ ＋6→＋4 H2SO4 Cu SO2
●自然界中的硫循環(huán)
●自然界中的硫循環(huán)
【總結(jié)】不同價(jià)態(tài)硫元素的轉(zhuǎn)化,可通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)
(1)價(jià)態(tài)與性質(zhì)
①－2價(jià)硫處于最低價(jià)態(tài)，只有還原性，可被O2、Cl2等氧化劑氧化為S；
②0價(jià)、＋4價(jià)硫處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性；
③＋6價(jià)硫處于最高價(jià)態(tài)，只有氧化性。
●自然界中的硫循環(huán)
硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律
規(guī)律一：只靠攏，不交叉
當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí)，一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài)，即臺(tái)階式升降
-2
S
0
SO2
+4
+6
SO3、H2SO4
被氧化
被還原
H2S
①S和S發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，只能轉(zhuǎn)化為中間價(jià)態(tài)，不可能交叉
-2
+6
H2SO4(濃)
H2S＋
S↓＋ SO2↑ ＋H2O
升高2價(jià)
降低2價(jià)
●自然界中的硫循環(huán)
硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律
規(guī)律一：只靠攏，不交叉
當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí)，一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài)，即臺(tái)階式升降
-2
S
0
SO2
+4
+6
SO3、H2SO4
被氧化
被還原
H2S
②相鄰價(jià)態(tài)的兩物質(zhì)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)
③含硫物質(zhì)典型的歸中反應(yīng)
如：S和H2S、 S和SO2， SO2和H2SO4 之間均不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
2H2S + SO2 3S+ 2H2O
2Na2S+Na2SO3+3H2SO4 3Na2SO4+ 3S↓+ 3H2O
●自然界中的硫循環(huán)
硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律
規(guī)律二：鄰位價(jià)態(tài)原則
① S處于硫元素的最低價(jià)態(tài)，只有還原性。它與氧化劑反應(yīng)，一般會(huì)升至相鄰的價(jià)態(tài)。
0
H2S+2FeCl3 2HCl+2FeCl2+S↓
0
-2
3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O
0
-2
+4
②S能發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)(即歧化反應(yīng))，在反應(yīng)時(shí)分別升至和降至與其相鄰的價(jià)態(tài)。
0
●自然界中的硫循環(huán)
硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律
規(guī)律二：鄰位價(jià)態(tài)原則
③S和S處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性。與弱氧化劑作用時(shí)，被氧化成相鄰的高價(jià)態(tài)；與弱還原劑作用時(shí)，被還原成相鄰的低價(jià)態(tài)。
0
+4
S
SO2
SO3
H2S
O2 (不足)
H2S
O2
O2
H2( )
或NO2
0
+4
+6
-2
④S 處于硫元素的最高價(jià)態(tài)，只有氧化性。遇到還原劑時(shí)，一般降至相鄰的價(jià)態(tài)。
+6
Cu＋2H2SO4(濃)
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
+6
+4
●自然界中的硫循環(huán)
硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律
規(guī)律三：含硫物質(zhì)的連續(xù)氧化規(guī)律
硫
元素
H2S
SO2
SO3
H2SO4
足量O2
O2
H2O
S
SO2
SO3
H2SO4
O2
O2
H2O
●自然界中的硫循環(huán)
●自然界中的氮循環(huán)
氮循環(huán)是自然界中又一種重要的物質(zhì)循環(huán)方式，其主要的化學(xué)過(guò)程如下：
空氣中的氮?dú)馀c氧氣在放電條件下反應(yīng)，使游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮。
自然界中，通過(guò)這種固氮所形成的含氮化合物很少，大部分是來(lái)自生物固氮。生物固氮酶將空氣中的氮?dú)膺€原為氨，氨溶于水后產(chǎn)生銨根離子，被植物吸收。
●自然界中的氮循環(huán)
銨根離子經(jīng)土壤中細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化為硝酸根離子，這種氧化過(guò)程稱(chēng)為硝化作用。硝酸根離子是可被植物吸收的另一種形態(tài)。
在氧氣不足的條件下，土壤中的細(xì)菌又將硝酸根轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓覐耐寥乐嗅尫懦鰜?lái)。這是硝酸根在土壤中的細(xì)菌作用下被還原的過(guò)程，稱(chēng)為反硝化作用。
●自然界中的氮循環(huán)
氮及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化
圖中序號(hào)所代表反應(yīng)的化學(xué)方程式為
●自然界中的氮循環(huán)
●自然界中的氮循環(huán)
酸雨及防治
酸雨：pH＜5.6 的雨水
雨水一般呈弱酸性， pH≈5.6
CO2+H2O H2CO3
排放的酸性氣體未經(jīng)處理而排放到空氣中，可能導(dǎo)致降雨的酸性增強(qiáng)
●酸雨
酸雨及防治
酸雨的類(lèi)型
硫酸型酸雨的形成過(guò)程
①
①
②
③
④
H2SO3
SO2
+
H2O
SO3＋H2O H2SO4
2H2SO3 + O2 2H2SO4
2SO2+O2 2SO3
粉塵等催化劑
●酸雨
酸雨及防治
酸雨的類(lèi)型
硝酸型酸雨的形成過(guò)程
①
②
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
●酸雨
酸雨及防治
酸雨對(duì)環(huán)境的危害
導(dǎo)致地下水中重金屬元素含量增加，污染水源，危害人體健康
直接損傷農(nóng)作物，破壞森林和草原，使土壤、湖泊酸化
加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具和電纜的腐蝕
●酸雨
酸雨及防治
酸雨的防治
消除污染源，改變能源結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)利用清潔能源
●酸雨
酸雨及防治
酸雨的防治
對(duì)酸性物質(zhì)的排放加以控制
控制汽車(chē)尾氣排放
燃料脫硫處理，廢氣中二氧化硫回收利用
●酸雨
酸雨及防治
酸雨的防治
酸雨的防治
健全法律法規(guī)，嚴(yán)格規(guī)定污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)
●酸雨
環(huán)境污染 形成原因 主要危害
溫室效應(yīng) 大氣中CO2含量不斷增加 全球變暖，冰川融化
酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蝕建筑物
光化學(xué)煙霧 氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧?危害人體健康和植物生長(zhǎng)
臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烴的排放 地球上的生物受太陽(yáng)紫外線的傷害加劇
赤潮和水華 含磷洗衣粉的大量使用及廢水的任意排放 使藻類(lèi)過(guò)度繁殖，水質(zhì)惡化，發(fā)生在海水中為赤潮，淡水中為水華
白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丟棄 破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境
常見(jiàn)的環(huán)境污染
●酸雨
課堂精練
C
1.下列關(guān)于硫的敘述中不正確的是( )
A.在自然界中既有化合態(tài)的硫又有游離態(tài)的硫
B.游離態(tài)的硫存在于火山噴口附近或地殼的巖層里
C.實(shí)驗(yàn)室常用酒精除去附著在試管壁上的硫黃
D.硫是黑火藥的主要成分之一
2.A、B、C、D、E五種物質(zhì)中含有同一種元素，A是淡黃色固體，其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，回答下列問(wèn)題：
(1)寫(xiě)出B、E的化學(xué)式：B____、E_______。
H2S
H2SO4
(2)寫(xiě)出C→D的化學(xué)方程式：____________________。
(3)將足量的物質(zhì)C通入BaCl2溶液中，下列說(shuō)法正確的是______(填序號(hào))。
①溶液沒(méi)有明顯變化
②溶液中出現(xiàn)白色沉淀
③若繼續(xù)通入Cl2，則溶液中出現(xiàn)白色沉淀
①③
2SO2+O2 2SO3
催化劑
3.當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí)，一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài)，即臺(tái)階式升降，可用下圖表示
寫(xiě)出③④⑤的化學(xué)方程式
③____________________；
④ ____________________ ；
⑤_______________________。
SO2＋2H2S===3S＋2H2O
S
SO2
SO3
H2S
O2 (不足)
H2S
O2
O2
H2( )
或NO2
(1)
①
②
③
④
⑤
2SO2+O2 2SO3
催化劑
S2+H2 2H2S
寫(xiě)出①②⑤的化學(xué)方程式
①_________________________________________________________；
②_________________________________________________________；
⑤_________________________________________________________。
2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋2S↓
2Na2SO3＋O2===2Na2SO4
3.當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí)，一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài)，即臺(tái)階式升降，可用下圖表示
3S＋6NaOH 2Na2S＋Na2SO3＋3H2O
S
Na2SO3
Na2SO4
Na2S
O2
Na2S、H+
NaOH
O2
NaOH
(2)
①
③
②
⑤
④
4.氮及其化合物的變化關(guān)系如下所示：
則下列說(shuō)法不正確的是( )
A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑
B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑
C.上述所有反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)
D.氮?dú)饪稍谧懔康难鯕庵型ㄟ^(guò)一步反應(yīng)生成NO2
D
5.現(xiàn)有以下幾種措施：
①對(duì)燃燒煤時(shí)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行除硫處理；②少用原煤作燃料；③燃煤時(shí)鼓入足量空氣；④開(kāi)發(fā)清潔能源。
其中能減少酸雨產(chǎn)生的措施是( )
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
C
6.現(xiàn)有雨水樣品1份，每隔一段時(shí)間測(cè)定該雨水樣品的pH，所得數(shù)據(jù)如下：
測(cè)試時(shí)間/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
(1)分析數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：
①雨水樣品的pH變化的原因是
_______________________________________________(用化學(xué)方程式表示)
H2SO3
SO2
+
H2O
2H2SO3 + O2 2H2SO4
②如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠?lái)水相混合，pH將變___，原因是_________
______________________________________________________ (用化學(xué)方程式表示)。
小
Cl2＋2H2O
＋SO2===H2SO4＋2HCl或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl
(2)下列措施中，可減少酸雨產(chǎn)生的途徑的是____(填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工廠煙囪造高 ③燃料脫硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤開(kāi)發(fā)新能源
A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤
C

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