硫和氮的转化 · 交互动画
用鼠标拖拽药品、仪器、导管与滑条，完整走一遍硫的转化与氮的循环。
每一步都有真实现象；危险与不规范操作会被拦截并给出严重性警示，请注意右上角的安全分。
硫单质（淡黄） SO₂（无色刺激性·有毒） N₂ / NO（无色） NO₂（红棕·有毒） NH₃（碱性·极易溶） 危险操作
把下方托盘中的 9 张物质卡片，按「硫元素化合价」和「物质类别」拖到坐标图对应格子里。
转化规律 点击箭头播放
- 纵向＝化合价改变＝氧化还原反应
- 价态升高需加氧化剂（O₂、Cl₂、KMnO₄…）
- 价态降低需加还原剂（H₂S、Cu、C…）
- 横向＝同价态、不同类别＝一般为非氧化还原（复分解）
- 归中反应只靠拢、不交叉：+4 与 -2 只能都变成 0
当前反应
把 9 张卡片全部放好后，网格上会出现转化箭头，点击箭头即可查看方程式与现象。
硫元素的常见价态与代表物
| 化合价 | 单质/氢化物 | 氧化物 | 酸 | 盐 |
|---|---|---|---|---|
| -2 | H₂S（臭鸡蛋味·剧毒） | — | H₂S（弱酸） | Na₂S |
| 0 | S（淡黄固体） | — | — | — |
| +4 | — | SO₂ | H₂SO₃（弱酸·不稳定） | Na₂SO₃ |
| +6 | — | SO₃（标况下固体） | H₂SO₄（强酸） | Na₂SO₄ |
最高价 +6 只有氧化性，最低价 -2 只有还原性，中间价 0 / +4 既有氧化性又有还原性。
规范流程 缺一不可
- 打开通风橱
- 集气瓶底加少量 NaOH 溶液吸收尾气
- 取硫粉，在酒精灯上点燃（淡蓝色火焰）
- 缓缓伸入纯氧集气瓶（蓝紫色火焰）
- 拖导管依次通入 7 支试管，记录现象
- 实验完毕处理尾气
已验证的性质 0/7
SO₂ 的「四性」总表
| 试剂 | 现象 | 体现性质 | 加热后 |
|---|---|---|---|
| 紫色石蕊 | 变红不褪色 | 酸性氧化物 | — |
| 品红溶液 | 红色褪去 | 漂白性（暂时） | 恢复红色 |
| 酸性KMnO₄ | 紫红褪色 | 还原性 | 不恢复 |
| 溴水 | 橙黄褪色 | 还原性 | 不恢复 |
| 澄清石灰水 | 浑浊→过量变澄清 | 酸性氧化物 | — |
| NaOH+酚酞 | 红色褪去 | 酸碱中和 | — |
| H₂S 溶液 | 淡黄色浑浊 | 氧化性 | — |
易错：使酸性 KMnO₄、溴水、氯水、碘水褪色的是还原性，不是漂白性；SO₂ 使石蕊变红不褪色；不能用澄清石灰水鉴别 SO₂ 和 CO₂。
浓硫酸的三大特性
- 吸水性（物理）：吸收现成的水分子或结晶水 → 作干燥剂；胆矾蓝→白
- 脱水性（化学）：按 H:O=2:1 夺取化合物中的氢氧元素 → 蔗糖"黑面包"
- 强氧化性（化学）：+6 价 S 得电子 → 与 Cu、C 反应放 SO₂；常温使 Fe、Al 钝化
实时状态
关键方程式
CuSO₄·5H₂O —浓H₂SO₄→ CuSO₄ ＋ 5H₂O（吸水性）
C₁₂H₂₂O₁₁ —浓H₂SO₄→ 12C ＋ 11H₂O（脱水性）
C ＋ 2H₂SO₄(浓) —Δ→ CO₂↑ ＋ 2SO₂↑ ＋ 2H₂O
Cu ＋ 2H₂SO₄(浓) —Δ→ CuSO₄ ＋ SO₂↑ ＋ 2H₂O 与铜反应时浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性（2 mol 酸中只有 1 mol 被还原）；
随反应进行酸变稀，稀硫酸不与铜反应，故足量铜也不能使浓硫酸完全消耗。
C₁₂H₂₂O₁₁ —浓H₂SO₄→ 12C ＋ 11H₂O（脱水性）
C ＋ 2H₂SO₄(浓) —Δ→ CO₂↑ ＋ 2SO₂↑ ＋ 2H₂O
Cu ＋ 2H₂SO₄(浓) —Δ→ CuSO₄ ＋ SO₂↑ ＋ 2H₂O 与铜反应时浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性（2 mol 酸中只有 1 mol 被还原）；
随反应进行酸变稀，稀硫酸不与铜反应，故足量铜也不能使浓硫酸完全消耗。
雷雨发庄稼 · 四步链
- N₂ ＋ O₂ —放电→ 2NO（自然固氮）
- 2NO ＋ O₂ ＝ 2NO₂（无色→红棕，常温即反应）
- 3NO₂ ＋ H₂O ＝ 2HNO₃ ＋ NO（歧化）
- HNO₃ 随雨水入土 → 生成硝酸盐被作物吸收
NO / NO₂ 对照
| NO | NO₂ | |
|---|---|---|
| 颜色气味 | 无色无味 | 红棕·刺激性 |
| 水溶性 | 不溶 | 易溶且反应 |
| 收集 | 排水法 | 向上排空气 |
| 毒性 | 均有毒，NO 与血红蛋白结合（似 CO） | |
| NaOH吸收 | 单独不吸收 | 可吸收 |
易错辨析
① NO₂ 不是酸性氧化物：与水反应生成 HNO₃ 和 NO，且氮元素化合价改变（氧化还原），不符合"只生成对应酸"。
② NO₂ 溶于水所得溶液能导电，导电的是 HNO₃；NO₂ 本身是非电解质。
③ 2NO₂ ⇌ N₂O₄（无色，正反应放热）：降温/加压颜色变浅，升温颜色加深；故 NO₂ 的平均相对分子质量总大于 46。
④ 尾气吸收：NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O（1:1 效率最高）；2NO₂＋2NaOH＝NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O。
烧瓶状态干燥 ✔
气体收集充满且纯 ✔
装置气密性良好 ✔
实验室制 NH₃ 要点
- 药品：NH₄Cl ＋ Ca(OH)₂ 固体混合
- 试管口略向下倾斜（防冷凝水倒流炸裂）
- 干燥：碱石灰（不能用浓硫酸、无水CaCl₂）
- 收集：向下排空气法＋管口塞棉花团
- 验满：湿润红色石蕊试纸变蓝／蘸浓盐酸玻璃棒冒白烟
- 尾气：水或稀硫酸吸收，必须防倒吸
实时状态
核心方程式与结论
2NH₄Cl ＋ Ca(OH)₂ —Δ→ CaCl₂ ＋ 2NH₃↑ ＋ 2H₂O
NH₃ ＋ H₂O ⇌ NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ ＋ OH⁻ （弱碱，使酚酞变红）
NH₃ ＋ HCl ＝ NH₄Cl （白烟；换浓硫酸则无白烟）
NH₄⁺ ＋ OH⁻ —Δ→ NH₃↑ ＋ H₂O （NH₄⁺ 的检验）
4NH₃ ＋ 5O₂ —催化剂/Δ→ 4NO ＋ 6H₂O （还原性·工业制硝酸第一步） 喷泉的本质是压强差：NH₃ 极易溶于水（1:700），瓶内压强骤降，大气压把液体压入。
若烧瓶充满 NH₃ 且完全溶解、水充满烧瓶，所得氨水浓度恒为 1/22.4 ≈ 0.045 mol/L（与瓶容积无关）。
NH₃ ＋ H₂O ⇌ NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺ ＋ OH⁻ （弱碱，使酚酞变红）
NH₃ ＋ HCl ＝ NH₄Cl （白烟；换浓硫酸则无白烟）
NH₄⁺ ＋ OH⁻ —Δ→ NH₃↑ ＋ H₂O （NH₄⁺ 的检验）
4NH₃ ＋ 5O₂ —催化剂/Δ→ 4NO ＋ 6H₂O （还原性·工业制硝酸第一步） 喷泉的本质是压强差：NH₃ 极易溶于水（1:700），瓶内压强骤降，大气压把液体压入。
若烧瓶充满 NH₃ 且完全溶解、水充满烧瓶，所得氨水浓度恒为 1/22.4 ≈ 0.045 mol/L（与瓶容积无关）。
硝酸的三大性质
- 强酸性：完全电离，具有酸的通性
- 不稳定性：4HNO₃ —光照/Δ→ 4NO₂↑＋O₂↑＋2H₂O；棕色瓶避光冷藏
- 强氧化性：与金属反应不放 H₂；浓→NO₂，稀→NO；常温使 Fe、Al 钝化
实时状态
关键方程式
Cu ＋ 4HNO₃(浓) ＝ Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO₂↑ ＋ 2H₂O （红棕气体·溶液绿色）
3Cu ＋ 8HNO₃(稀) —Δ→ 3Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO↑ ＋ 4H₂O （无色气体·管口变红棕·溶液蓝色）
C ＋ 4HNO₃(浓) —Δ→ CO₂↑ ＋ 4NO₂↑ ＋ 2H₂O
3Cu ＋ 8H⁺ ＋ 2NO₃⁻ ＝ 3Cu²⁺ ＋ 2NO↑ ＋ 4H₂O 高频陷阱：铜不溶于稀硫酸，但加入 NaNO₃ 后立即溶解 —— 酸性条件下 NO₃⁻ 相当于稀硝酸，故 NO₃⁻ 与 Fe²⁺、I⁻、S²⁻、SO₃²⁻ 在酸性时不能大量共存。
浓度越稀，硝酸氧化性越弱，但氮被还原的化合价降得越低（+4 → +2）。
3Cu ＋ 8HNO₃(稀) —Δ→ 3Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO↑ ＋ 4H₂O （无色气体·管口变红棕·溶液蓝色）
C ＋ 4HNO₃(浓) —Δ→ CO₂↑ ＋ 4NO₂↑ ＋ 2H₂O
3Cu ＋ 8H⁺ ＋ 2NO₃⁻ ＝ 3Cu²⁺ ＋ 2NO↑ ＋ 4H₂O 高频陷阱：铜不溶于稀硫酸，但加入 NaNO₃ 后立即溶解 —— 酸性条件下 NO₃⁻ 相当于稀硝酸，故 NO₃⁻ 与 Fe²⁺、I⁻、S²⁻、SO₃²⁻ 在酸性时不能大量共存。
浓度越稀，硝酸氧化性越弱，但氮被还原的化合价降得越低（+4 → +2）。
常见检验方法速查
| 对象 | 方法 | 现象/结论 |
|---|---|---|
| SO₄²⁻ | 先加足量稀盐酸酸化，再加 BaCl₂ | 白色沉淀 → 含 SO₄²⁻ |
| SO₂ | 通入品红溶液 | 褪色，加热恢复红色 |
| SO₂中验CO₂ | 酸性KMnO₄除SO₂ → 品红验尽 → 石灰水 | 石灰水变浑浊 → 含 CO₂ |
| NH₄⁺ | 加浓 NaOH 并加热，湿润红色石蕊试纸置管口 | 试纸变蓝 |
| NO₃⁻ | 加稀硫酸和铜片，微热 | 无色气体在管口变红棕 |
| NO | 敞开瓶口接触空气 | 无色立即变红棕 |
核心知识卡片
硫单质淡黄色固体，质脆，不溶于水、微溶于酒精、易溶于 CS₂；试管壁上的硫可用 CS₂ 或热 NaOH 溶液洗去。
硫的燃烧空气中淡蓝色火焰，纯氧中明亮蓝紫色火焰，产物都是 SO₂，不会直接生成 SO₃。
硫的弱氧化性Fe＋S→FeS（黑），2Cu＋S→Cu₂S，只生成低价化合物；对比 Cl₂ 生成 FeCl₃、CuCl₂。
SO₂ 四性酸性氧化物、漂白性（品红褪色·加热复原）、还原性（主要）、氧化性（遇 H₂S 出淡黄浑浊）。
硫酸型酸雨正常雨水 pH≈5.6（溶 CO₂），pH<5.6 才叫酸雨；SO₂→H₂SO₃→H₂SO₄，故酸雨放置后酸性增强。
浓硫酸三性吸水性（干燥剂）、脱水性（黑面包）、强氧化性（Cu/C 反应放 SO₂；常温钝化 Fe、Al）。
稀释口诀酸入水、沿器壁、慢慢倒、勤搅拌。绝不能把水倒入浓硫酸，否则暴沸飞溅致灼伤。
N₂ 与氮的固定N≡N 键能大、性质稳定；把游离态 N₂ 变为化合态才叫固氮（雷电、根瘤菌、合成氨）。
NO / NO₂NO 无色难溶只能排水法；NO₂ 红棕易溶且反应，只能向上排空气法；3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO。
NH₃ 三易易溶于水（1:700，喷泉）、易液化（作制冷剂）、易与酸化合成盐（白烟）；唯一使湿润红色石蕊变蓝的气体。
铵盐受热易分解；与碱共热放 NH₃（NH₄⁺ 的检验）；铵态氮肥不能与草木灰等碱性物混用。
硝酸强酸性＋不稳定性（棕色瓶）＋强氧化性；与金属反应不放 H₂；王水（浓硝酸:浓盐酸=1:3）溶金铂。
SO₄²⁻ 检验必须先用稀盐酸酸化，不能用稀硝酸或 Ba(NO₃)₂——会把 SO₃²⁻ 氧化成 SO₄²⁻ 造成误判。
安全总则闻气体招气入鼻；酸入水；尾气必处理；吸收易溶气体要防倒吸；加热试管口不对人。
硫和氮的转化 · 交互动画 | 高中化学 必修第一册 | 全部现象由 Canvas 实时演算，可反复操作
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