第五章 第一节 第2课时 硫酸-2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2019必修第二册）

硫酸 【第五章 化工生产中的重要非金属元素 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 硫酸是当今世界上最重要的化工产品之一，早在1000多年前，我国就 已经采用加热胆矾和绿矾的方法来制取硫酸。目前工业上主要采用接触法，以硫铁矿或硫黄为原料制备硫酸。 硫铁矿FeS2 高中化学 一、制备硫酸的设备和流程 高中化学 工艺流程 反应原理 4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2 高温 一、制备硫酸的设备和流程 高中化学 工艺流程 反应原理 2SO2+O2 2SO3 催化剂 注意事项 净化的目的： 为了防止催化剂中毒 催化剂： 一般选择V2O5 接触室中安装热交换器的作用： 充分利用反应放出的热量来预热混合气体，同时冷却反应生成的SO3 一、制备硫酸的设备和流程 高中化学 工艺流程 SO3＋ H2SO4(浓) H2SO4• SO3 反应原理 (发烟硫酸) 注意事项 工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3，原因是SO3与水反应为放热反应，易产生水雾，降低SO3的吸收效率 一、制备硫酸的设备和流程 高中化学 SO2 SO3 从接触室和吸收塔中排出的尾气含有SO2，为减少污染并提高原料利用率，可将尾气导入 循环利用（填设备名称）。 思考与讨论 接触室 一、制备硫酸的设备和流程 高中化学 二、硫酸的性质 H2SO4 2H+ + SO42- 无色、黏稠的油状液体 高密度酸大于水(ρ=1.84g/cm3，c=18.4mol/L) 高沸点(338℃ )，难挥发 极易溶于水，溶解时放出大量的热 色态： 密度： 沸点： 溶解性： 稀硫酸是二元强酸，具有酸的通性。 电离方程式：__________________ 1. 稀硫酸 2.浓硫酸 高中化学 思考与讨论 ①浓硫酸稀释，应该如何操作？ 将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌。 ②浓硫酸不慎溅到皮肤上，应该如何处理？ 立即用大量水冲洗，然后涂抹5%的NaHCO3溶液 高中化学 三、浓硫酸的特性 吸水性 浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分及固体中的结晶水 ，常用做干燥剂 。 高中化学 吸水性 化学变化 CuSO4·5H2O CuSO4+ 5H2O 浓硫酸 三、浓硫酸的特性 高中化学 吸水性应用 浓硫酸可干燥酸性气体（CO2、SO2、Cl2、HCl等）和中性气体 （N2、O2、H2等） 浓硫酸不能干燥碱性气体（NH3）和某些还原性气体（H2S、HBr、HI） 洗气瓶 注意：浓硫酸可以干燥SO2、H2、CO等还原性气体。 三、浓硫酸的特性 高中化学 脱水性 浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢和氧元素按水的组成比脱去。 【实验一】将稀、浓硫酸分别滴在pH试纸上 稀硫酸 浓硫酸 三、浓硫酸的特性 高中化学 脱水性 【实验二】“浓硫酸与蔗糖的反应” （黑面包实验） 三、浓硫酸的特性 高中化学 实验操作 向烧杯中加入约4g蔗糖,加入1mL蒸馏水,加入约5mL浓硫酸,用玻璃棒搅拌均匀,观察现象 实验现象 反应原理 脱水性 蔗糖由白变黑;蔗糖的体积显著膨胀,呈疏松海绵状;有刺激性气味气体生成;放出大量的热 C12H22O11 12C + 11H2O 浓H2SO4 C + 2H2SO4 (浓) CO2 ↑ + 2H2O + 2SO2 ↑ △ 脱水性 强氧化性 与吸水性区别：物质中不含有H2O，只含有氢元素和氧元素 三、浓硫酸的特性 高中化学 实验操作 实验现象 实验结论 实验1：向烧杯中加4克蔗糖，5mL 浓硫酸玻璃棒搅拌     实验2：向烧杯中加4克蔗糖，5mL浓硫酸，1mL水，玻璃棒搅拌     实验3：向烧杯中加4克蔗糖，5mL浓硫酸，50mL水，玻璃棒搅拌     浓硫酸的特性 脱水性 【实验改进】 蔗糖逐渐变黑，“黑面包”上涨高度为1-2cm 蔗糖逐渐变黑，“黑面包”上涨高度为3-5cm 无明显现象 浓硫酸具有脱水性 浓硫酸具有脱水性，浓硫酸具有强氧化性，产生气体使黑面包膨胀更大 稀硫酸与蔗糖不反应 高中化学 强氧化性 C+2H2SO4(浓)  CO2↑+2SO2↑+2H2O 强氧化性由+6价的硫引起，一般被还原为SO2 一、与某些非金属单质反应 2H2SO4(浓)＋S 3SO2↑＋2H2O 浓硫酸只体现强氧化性 二、与还原性化合物反应 H2SO4 (浓)＋H2S＝SO2↑＋S↓＋2H2O H2SO4 (浓)＋2HI＝SO2↑＋I2＋2H2O 三、浓硫酸的特性 高中化学 强氧化性 三、与金属反应 【实验5-3 】铜和浓硫酸的反应 在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2mL浓硫酸，塞好橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体通入品红溶液，观察实验现象。向外拉铜丝，终止反应。冷却后，将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。 三、浓硫酸的特性 高中化学 强氧化性 三、浓硫酸的特性 高中化学 强氧化性 实验现象： 加热时a试管内有气泡生成 b试管中的品红溶液褪色 c试管中的石蕊溶液逐渐变红 将a试管生成物倒入水中，溶液变蓝。 思考1:试管a中如何控制反应的进行与停止？ 抽拉铜丝 思考2:试管a中的生成物为什么变黑？ Cu CuO （黑色） 浓H2SO4 ① CuSO4 浓H2SO4 ② 三、浓硫酸的特性 高中化学 强氧化性 Cu＋2H2SO4(浓) === CuSO4＋SO2↑＋2H2O ∆ n（氧化剂）：n（还原剂）= 1 ：1 该反应体现了浓硫酸的 性和 性 强氧化 酸 铜片不能完全溶解，原因是随着反应的进行，硫酸的浓度变小，而铜与稀硫酸不反应。 思考：将64 g（1 mol）铜片加入盛有浓硫酸(含2 mol H2SO4)的试管中加热，充分反应后，铜片能否完全溶解？请解释原因。 三、浓硫酸的特性 高中化学 浓硫酸能够与大多数金属反应，为什么工业运输浓硫酸使用的是铁罐车？ 强氧化性 常温下，浓硫酸可使铁或铝的表面生成一层致密的氧化膜，阻止内部金属与浓硫酸进一步反应，这种现象叫做——钝化。 钝化是化学变化 三、浓硫酸的特性 高中化学 强氧化性 归纳总结 浓硫酸与金属反应时,既表现出酸性又表现出强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。 1 浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时,随着反应的进行,浓硫酸浓度减小,一旦变为稀硫酸,就不再与不活泼金属反应。 2 浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时,开始浓硫酸表现出强氧化性,生成二氧化硫气体;当浓硫酸变为稀硫酸时,则表现出酸性,生成的气体为氢气 3 三、浓硫酸的特性 高中化学 视野拓展 硫酸在无溶剂或水基反应中的应用，减少有机溶剂的使用，推动绿色化学。 硫酸在CO2捕获中的应用，将CO2转化为碳酸酯或其他高附加值化学品。 四、硫酸的用途 1.利用其酸性，可制磷肥 、氮肥，可制备硫酸盐。 2.利用其吸水性，在实验室常用浓硫酸作干燥剂。 3.利用浓硫酸的脱水性，浓硫酸常作有机反应的脱水剂等。 4.利用浓硫酸的高沸点和难挥发性，常用于制取挥发性酸如:HCl、HNO3等。 NaCl＋H2SO4(浓) NaHSO4＋HCl↑ △ 高中化学 硫酸 制备硫酸的设备与流程 按浓度分 稀硫酸 浓硫酸 五、课堂小结 吸水性 脱水性 强氧化性 用途：制化肥、做干燥剂、脱水剂等 高中化学 随堂练习 1.蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。 下列关于该过程的分析不正确的是（　　） A．过程①白色固体变黑，主要体现了浓硫酸的脱水性 B．过程②固体体积膨胀，与产生的大量气体有关 C．过程中产生能使品红溶液褪色的气体，体现了浓硫酸的酸性 D．过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂 C 高中化学 2.下列关于浓硫酸的叙述，正确的是（　　） A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化 随堂练习 D 高中化学 随堂练习 硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如图。 下列说法不正确的是（　　） A．Ⅰ的化学方程式：3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2 B．将Ⅱ中反应条件的温度升高至1000℃，更利于反应的进行 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．生产过程中产生的尾气可用碱液吸收 B 高中化学 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$