5.1.2 硫酸及硫酸根离子的检验 学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019） 必修第二册

硫酸及硫酸根离子的检验 学习目标　1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫酸的主要性质。2.能列举、描述、辨识硫酸的物理和化学性质及实验现象。3.能根据硫酸根离子的性质和反应,设计硫酸根离子的检验方案。 一、硫酸的性质及工业制法 (一)知识梳理 1.硫酸的用途 (1)重要的化工原料,可用于制　　　　　　、 　　　　、炸药、染料、盐类等。  (2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。 2.硫酸的工业制法 硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等,工业上一般以　　　　或其他　　　　(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。  工业制备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3,因为SO3与H2O剧烈反应放热,易产生酸雾,影响SO3的吸收。 3.硫酸的性质 (1)物理性质 纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大(实验室通常用的浓H2SO4的质量分数为98.3%,密度为1.84 g·cm-3),能与水以任意比混合,沸点高,难挥发。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。 (2)稀硫酸的性质 硫酸在水里电离方程式为　　　　　　　　　　　　,  稀硫酸具有　　　　　　的通性,能使石蕊溶液　　　　　　。  写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式。 ①活泼金属Fe:　　　　　　　　　　　　;  ②金属氧化物CuO:　　　　　　　　　　　　;  ③碱Mg(OH)2:　　　　　　　　　　　　;  ④盐Na2CO3:　　　　　　　　　　　　。  (3)浓硫酸的特性 ①吸水性 浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作　　　　。  ②脱水性 浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等　　　　中的氢元素和氧元素按　　　　　　脱去。  如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成　　　　固体,并放出　　　　气味的气体。  ③强氧化性 a.浓硫酸能氧化大多数金属单质,生成高价态金属的硫酸盐,本身一般被还原为SO2,如浓硫酸与铜反应。 实验操作 实验现象 a试管中铜丝表面　　　　,有　　　　生成;b试管中的溶液逐渐变为　　　　;将a试管里的溶液　　　　　　　　　,溶液呈蓝色  实验结论 在加热条件下,Cu与浓硫酸反应,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。在该反应中,浓硫酸是　　　　,铜是　　　　  b.浓硫酸能氧化部分非金属单质(如碳、磷等)生成高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。如与木炭反应:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  4.几种常见的硫酸盐 名称 重要性质 主要用途 硫酸钙 　 　石膏(CaSO4·2H2O) 　　熟石膏(2CaSO4·H2O) 制作各种模型和医疗绷带;调节水泥的硬化速率 硫酸钡 又称重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“　　　　　　　　　　　　”  硫酸铜 硫酸铜(CuSO4) 　　胆矾(CuSO4·5H2O) 检验水的存在;制作“波尔多液” (二)问题探究 问题1　硫酸制备过程主要为制气、氧化和吸收三过程。你能写出各阶段的反应方程式吗? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题2　浓硫酸可以做干燥剂,不能干燥哪些气体?甲同学认为SO2具有还原性,不能使用浓硫酸干燥,他的说法是否正确? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,能说明浓硫酸表现什么性质? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题4　用足量的铜片与含2 mol H2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到1 mol SO2?如果把铜片换为锌片,得到什么气体?请说明理由。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】 浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力,反应一般被还原为SO2,若再生成硫酸盐,还会同时体现酸性。稀硫酸是H+得电子(氧化性:H+>S),其与活泼金属反应时还原产物为H2。 1.通常情况下,以下气体不能用浓硫酸干燥的是 (　　) A.SO2 B.Cl2 C.HCl D.H2S 2.下列有关浓硫酸的叙述正确的是 (　　) A.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性 B.浓硫酸与金属活动性顺序中排在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2 C.浓硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等气体 D.H2SO4是不挥发性强酸,硫化氢是挥发性弱酸,所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体 3.探究铜和浓硫酸的反应,下列装置或操作错误的是 (　　) A.上下移动装置甲中的铜丝可控制生成SO2的量 B.装置乙可用于收集SO2气体 C.为确认甲中有CuSO4生成,将试管中的液体倒入装置丙中稀释,观察颜色 D.利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出CuSO4·5H2O 二、硫酸根离子的检验 (一)知识梳理 1.实验探究硫酸根离子的检验 实验 操作 实验 现象 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀溶解,且有气泡产生 离子 方程式 Ba2++C===BaCO3↓;　　　　　　　　　　　　  实验 结论 S与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的　　　　　　　  C与Ba2+反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸 2.硫酸根离子的检验 (1)操作:被检液取清液有　　　　产生,即可确定存在S。  (2)解释:先加稀盐酸的目的是排除　　　　　　　　　　　　、　　　　、　　　　等离子的干扰;必须用稀盐酸酸化,不能用稀HNO3,其氧化性可将S。  3.S检验的应用——粗盐提纯 若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2),将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表: 杂质 加入的试剂 离子方程式 硫酸盐 CaCl2 MgCl2 (二)互动探究 某亚硫酸钠试剂已部分被氧化,为确定它的纯度,要进行如下实验: ①取样品W1 g;②将样品溶解;③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥沉淀,称其质量为W2 g。 【问题讨论】 问题1　BaCl2要用盐酸酸化的原因是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题2　BaCl2溶液要稍过量的原因是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　判断操作③是否完成的方法是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题4　判断沉淀是否洗净的方法是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】　硫酸根离子的检验方法 1.检验某未知溶液中是否含有S,下列操作最合理的是 (　　) A.先加稀硫酸酸化,再加氯化钡溶液 B.加入氯化钡溶液 C.加入盐酸酸化的氯化钡溶液 D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加氯化钡溶液 2.某溶液中可能含有的阴离子有S等,为了检验其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,还需要的试剂是(提示:硝酸具有很强的氧化性) (　　) A.盐酸 B.NaOH C.硫酸 D.硝酸 3.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,得到纯净的NaCl,可将粗盐溶于水,然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序 (　　) ①过滤　②加过量NaOH溶液　③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液　⑤加过量BaCl2溶液 A.④②⑤ B.④②⑤①③ C.②⑤④①③ D.⑤②①③ 【题后归纳】　粗盐提纯的实验设计 (1)试剂加入的顺序:Na2CO3溶液加入顺序在BaCl2溶液之后,加入盐酸在过滤之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后再加入过量的盐酸,目的是除去过量的OH-、C。 (2)除杂方案 硫酸及硫酸根离子的检验 一、 (一)1.(1)化肥　农药　　2.硫黄　含硫矿物　SO2　SO3 3.(2)H2SO42H++S　酸　变红 ①Fe+2H+Fe2++H2↑　②CuO+2H+Cu2++H2O　③Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O ④2H++CH2O+CO2↑　(3)①干燥剂 ②有机物　水的组成比　黑色　有刺激性 ③a.变黑　气泡　无色　慢慢倒入水中　氧化剂　还原剂 b.2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O　4.钡餐 (二) 问题1　制气:煅烧黄铁矿:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;氧化:2SO2+O22SO3;吸收:SO3+H2OH2SO4。 问题2　浓硫酸做干燥剂,不可干燥碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。不正确,因为二氧化硫与浓硫酸中硫元素的化合价相邻,不能发生氧化还原反应,可以使用浓硫酸干燥二氧化硫。 问题3　蔗糖(C12H22O11)变黑说明有碳生成,体现了浓硫酸的脱水性;体积膨胀,呈疏松多孔状,说明有大量气体产生,刺激性气味的气体可能是SO2,说明炭可能和浓硫酸发生了反应,体现了浓硫酸的强氧化性。 问题4　不能。随着反应进行,硫酸浓度降低到一定程度后,与铜不反应。如果把铜片换为锌片,会得到SO2和H2的混合气体,因为浓硫酸和锌反应生成SO2,浓硫酸变成稀硫酸后,锌和稀硫酸反应生成H2。 对点训练 1.D　[浓硫酸具有强氧化性,不能用于干燥某些还原性气体。] 2.A　[在浓硫酸与锌片共热的反应中生成物是硫酸锌、二氧化硫和水,因此浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性,故A正确;浓硫酸具有强氧化性,与金属反应得不到氢气,故B错误;氨气属于碱性气体,能被浓硫酸吸收,所以不能用浓硫酸干燥,故C错误;浓硫酸具有强氧化性,能够氧化硫化氢,不能用浓硫酸制取硫化氢,故D错误。] 3.B　[二氧化硫的密度比空气的大,因此用装置乙收集二氧化硫时,应长进短出,B符合题意;将试管中的液体倒入装置丙中,若变蓝,则有硫酸铜生成,C不符合题意;利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出硫酸铜晶体,D不符合题意。] 二、 (一)1.Ba2++SBaSO4↓　BaCO3+2H+Ba2++H2O+CO2↑　白色BaSO4沉淀　2.(1)白色沉淀 (2)Ag+　CCaCO3↓ 烧碱溶液　Mg2++2OH-Mg(OH)2↓ (二) 问题1　防止BaSO3沉淀的产生而引起误差。 问题2　使试样中的S完全转化为BaSO4沉淀。 问题3　将混合液静置,取上层清液少许,继续滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则操作完成。 问题4　取最后一次洗涤液少许,滴加AgNO3溶液,若无沉淀出现,则已洗净,反之则未洗净。 对点训练 1.D　[检验某溶液中是否含有S的方法:先用盐酸酸化(若有沉淀,过滤),再加氯化钡溶液,若有白色沉淀,说明有S。] 2.A　[只加可溶性钡盐如BaCl2溶液等,如果不加酸酸化,C的检验,且HNO3会氧化S,即不能加HNO3,所以应先加盐酸酸化,排除C或Ag+等离子的干扰,然后加入BaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明溶液中含有S。] 3.C　[除去Mg2+选OH-,加过量的BaCl2溶液来除去S以后,过量的Ba2+和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,过量的OH-和C必须通过加适量的盐酸来除去。因此,操作⑤必须在操作④之前,过滤操作必须在加入适量盐酸之前进行。] 学科网（北京）股份有限公司 $$