第5章 第1节 课时2 硫酸及硫酸根离子的检验-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

第2课时　硫酸及硫酸根离子的检验 学习目标 素养解读 1. 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解浓硫酸的主要性质。 2．认识硫酸根离子检验的方法，掌握离子检验的思路 1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫酸的性质，促进“证据推理与模型认知”的发展。 2．通过实验强化“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养 任务一　硫酸 一辆载有浓硫酸的罐车发生侧翻，从车中流出的硫酸使路边杂草等被腐蚀成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空气中到处弥漫着刺鼻的气味。请问 “路边杂草被腐蚀成黑色”的原因是什么？浓硫酸为难挥发性强酸，为什么说“到处弥漫着刺鼻的气味”？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：浓硫酸使草炭化；炭化后的碳与浓硫酸反应生成SO2。 1．硫酸的用途和制备 (1)用途：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。 (2)制备 [提示]工业制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3，原因是SO3与水反应放热，易产生酸雾，影响SO3的吸收。 2．浓硫酸的物理性质 3．硫酸的酸性 硫酸在水溶液中电离出H＋，具有酸性。 4．浓硫酸的特性 (1)吸水性：浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分。 (2)脱水性：浓硫酸能将有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。 实例：浓硫酸与蔗糖反应，使蔗糖炭化。 (3)强氧化性 ①浓硫酸与铜的反应 实验操作 实验现象 试管b中的溶液逐渐变为无色；将试管a里的溶液慢慢倒入水中后溶液显蓝色；试管c中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色 实验结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。该反应中浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂 ②浓硫酸与木炭的反应： C＋2H2SO4(浓)。 5．几种常见的硫酸盐 硫酸盐 主要性质 主要应用 硫酸钙 硫酸铜 检验水的存在，与石灰乳混合制备波尔多液 硫酸钡 又称重晶石，不溶于水和酸，且不易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂，俗称“钡餐” 【易错辨析】 (1)在常温下，浓硫酸使Fe和Al钝化，说明常温下浓H2SO4与Fe和Al都不反应(×) (2)浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性(×) (3)常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显变化，说明铜在浓硫酸中发生钝化(×) (4)将浓H2SO4滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀，说明浓H2SO4有脱水性、吸水性和强氧化性(√) (5)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓H2SO4不能干燥SO2(×) (6)浓H2SO4具有吸水性，所以浓H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体(×) 有人说“常温下，浓硫酸不能与铁反应，铁很稳定”，也有人说“浓硫酸常温下也能与铁反应，浓硫酸是铁的保护神”。 问题1.浓硫酸有强氧化性，常温下应如何储运浓硫酸？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：常温下，浓硫酸可以使铁、铝发生钝化，钝化是化学变化，生成的物质能防止金属进一步被腐蚀，故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。 问题2.浓硫酸的强氧化性与稀硫酸的氧化性原理是否相同？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：浓硫酸的强氧化性是由＋6价的S引起的，还原产物一般为SO2，稀硫酸的氧化性是由＋1价的H引起的，还原产物为H2。 问题3.浓H2SO4与过量的Zn充分反应，发生的反应有哪些？写出化学方程式。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O, Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑。 【要点归纳】 1．浓硫酸的吸水性和脱水性的区别 吸水性 脱水性 实质 浓硫酸吸收存在于周围环境中的水分，可以是水蒸气、液态水或结晶水 浓硫酸将有机物中的氢元素和氧元素按照水的组成比(氢、氧原子数之比为2∶1)脱去，使有机物炭化 发生变化 大多为物理变化，晶体失去结晶水的过程为化学变化 化学变化 举例 作干燥剂，用于干燥酸性气体(如SO2等)和中性气体(如H2等) — 2.浓硫酸的强氧化性 反应物 变化或反应 部分金属 铁、铝 常温下，铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化 加热时，反应生成硫酸盐和SO2 锌等其他活泼金属 与浓硫酸反应时，开始产生SO2，后来产生H2 较不活泼金属(如：铜等) 金属＋浓硫酸高价态硫酸盐＋SO2↑＋H2O 部分非金属 C、P等非金属单质＋浓硫酸＋H2O 还原性物质 能将H2S、HI等还原性物质氧化，如：H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2＋2H2O [注意]浓硫酸与不活泼金属和非金属反应的规律 ①反应需要加热，否则不反应。 ②浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。 ③随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，变为稀硫酸后反应停止。 【典例分析】 【典例】 下列实验所得结论不正确的是(　　) 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 产生大量无色气体 铁片表面迅速变暗，之后无明显变化 加热后产生大量无色、有刺激性气味的气体 A．实验Ⅰ中的气体是H2 B．实验Ⅱ中没有发生化学反应 C．实验Ⅲ中的气体是SO2 D．浓度、温度影响实验现象 解析：选B。铁是活泼金属，与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，A正确。常温下，铁片在浓硫酸中发生钝化，铁片表面因生成致密氧化膜而变暗，氧化膜可阻止内层铁与浓硫酸继续反应，故铁片表面变暗后无明显变化，B错误。铁与浓硫酸在加热时发生反应，H2SO4被还原生成SO2，C正确。对比实验Ⅰ和Ⅱ可知，硫酸的浓度对实验现象产生影响；对比实验Ⅱ和Ⅲ可知，反应温度对实验现象产生影响，D正确。 【对点练】 1.下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？ ①强酸性　②强氧化性　③高沸点、难挥发性　④脱水性　⑤吸水性 (1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体：________。(填序号，下同) (2)用磷矿物(主要成分是磷酸钙)和浓硫酸反应制磷酸：________。 (3)用浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体：________。 (4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸：________。 (5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末：________。 (6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体：________。 解析：(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末。(6)浓硫酸具有强氧化性，而溴化氢、碘化氢和硫化氢具有强还原性。 答案：(1)③　(2)①　(3)⑤　(4)② (5)⑤　(6)② 2．(2024·湖南长沙检测)某兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，设计如图所示装置进行实验。 请回答有关问题： (1)装置A中盛放铜粉的仪器名称是____________，其中反应的化学方程式为_____________________________________。 (2)实验过程中，根据装置C、D内产生的现象分别说明了SO2具有的性质是________和__________。若加热装置D，可观察到的现象是___________。 (3)装置B的作用是储存多余的气体。当装置D处有明显现象后，关闭K，移去酒精灯，但由于余热的作用，装置A处仍有气体产生，此时装置B中的现象是_________________________________________。 装置B中应放置的液体是______(填字母)。 a．水 b．酸性KMnO4溶液 c．浓溴水 d．饱和NaHSO3溶液 解析：(3)SO2在水溶液中溶解度较大，为了减少其损失，装置B中用饱和NaHSO3溶液较合适。 答案：(1)圆底烧瓶　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (2)还原性　漂白性　溶液又变成红色 (3)试剂瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升　d 任务二　硫酸根离子的检验 若向某溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，此溶液中一定含有 吗？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：不一定。加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，此沉淀也可能为AgCl或BaCO3、BaSO3，故溶液中也可能含有、 或Ag＋，不一定含有。 1．实验探究：的检验 实验装置 实验操作 分别滴入几滴BaCl2溶液后，观察现象，再分别加入少量稀盐酸，振荡，再观察现象 实验现象及原理(用离子方程式表示) 先有白色沉淀生成，加入稀盐酸后沉淀不溶解。 Ba2＋＋===BaSO4↓ 先有白色沉淀生成，加入稀盐酸后沉淀溶解。 Ba2＋＋===BaCO3↓、 BaCO3＋2H＋===Ba2+＋H2O＋CO2↑ 2.检验的正确操作及解释 (1)待测液无明显现象出现白色沉淀―→存在。 (2)理论解释 先加稀盐酸的目的是排除Ag＋、、等离子的干扰。必须用稀盐酸酸化，不能用稀HNO3，稀HNO3的氧化性可将氧化成。 [开拓思维] 已知BaSO4可作为造影剂用于X射线检查，而BaSO3不能，BaSO4、BaSO3都难溶于水，但BaSO3可溶于稀酸；氯化铁与二氧化硫能发生反应2FeCl3＋SO2＋2H2O===FeCl2＋FeSO4＋4HCl。 在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入一定量的SO2，有白色沉淀生成。 ①此白色沉淀的成分是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：由题意知BaSO3不能在酸性溶液中存在，而Fe3+可以将SO2氧化为 ，自身被还原为Fe2+，故沉淀为BaSO4。 ②如何用实验证明氯化铁与二氧化硫发生了反应？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：取少量反应后的溶液于试管中，加足量盐酸酸化，再加少量BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，则说明反应发生了。 ③如何通过实验验证白色沉淀中是否含有BaSO3? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：取少量白色沉淀于试管中，加足量盐酸，若白色沉淀不溶解，则说明白色沉淀无BaSO3，若白色沉淀部分或全部溶解且有刺激性气味气体产生，则说明白色沉淀中有BaSO3。 ．检验的应用——粗盐除杂 (1)除去粗盐中可溶性杂质(Na2SO4、MgCl2、CaCl2)的流程及目的 (2)试剂加入的顺序 为使杂质离子完全除去，通常加入的试剂及顺序有如下三种： ①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸； ②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸； ③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。 [小结] 为保障杂质离子完全除去，只要Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加入即可。 【对点练】 3．下述实验方案能够确定溶液中一定含有的事实是(　　) A．取少量试样溶液，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成 B．取少量试样溶液，先加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀HNO3，沉淀不溶解 C．取少量试样溶液，加入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成 D．取少量试样溶液，先加入足量盐酸无沉淀，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成 解析：选D。加入盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成时，原溶液可能含有Ag＋或，A项错误；加入BaCl2溶液有白色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解，原溶液中可能含有Ag＋、、或、能被HNO3氧化成，B项错误；加入Ba(NO3)2溶液，能产生白色沉淀，原溶液中可能含有、、等，C项错误。 4．依据粗盐提纯的原理，除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质，可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂，按如图步骤操作： 溶液滤液滤液纯净氯化钾溶液 (1)B的化学式是________，C的化学式是________。 (2)加入过量A的目的是________________________________________。 (3)加入过量B的目的是________________________________________。 (4)加热煮沸的目的是__________________________________________。 (5)操作Ⅰ的名称是______________。 答案：(1)K2CO3　HCl　(2)除尽镁离子和硫酸根离子　(3)除尽过量的钡离子 (4)使氯化氢挥发逸出　(5)过滤 【方法】 物质的分离和提纯的“三必须”和“四原则” 三必须 ①除杂试剂必须稍过量 ②过量试剂必须除尽，且容易除去 ③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理 四原则 ①不增——不增加新的杂质 ②不减——不减少被提纯的物质 ③易分离——被提纯物质与杂质易分离 ④易复原——被提纯物质要容易复原 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．化学反应总是伴随着颜色的变化，下列说法错误的是(　　) A．将Na2O2固体投入滴加了少许酚酞的蒸馏水中，溶液先变红后褪色 B．用玻璃棒蘸取浓硫酸滴加到pH试纸上，试纸先变红后变成白色 C．向胆矾晶体(CuSO4·5H2O)中滴加浓硫酸，晶体由蓝色变为白色 D．将SO2通入品红溶液中，溶液颜色褪去，加热后又变成红色 解析：选B。Na2O2溶于水生成NaOH，另外Na2O2还具有强氧化性，将Na2O2固体投入滴加了少许酚酞的蒸馏水中，溶液先变红后褪色，A正确；浓硫酸显酸性，同时具有脱水性，滴加在pH试纸上，试纸先变红后变成黑色，B错误；向胆矾晶体中滴加浓H2SO4，浓H2SO4具有吸水性，晶体失去结晶水，由蓝色变为白色，C正确；SO2漂白是不稳定的，因此将SO2通入品红溶液中，溶液颜色褪去，加热后又变成红色，D正确。 2．在如下图所示的实验中，实验开始一段时间后，对观察到的现象叙述错误的是(　　) A．苹果块会干瘪 B．胆矾晶体表面有“白斑” C．小试管内有晶体析出 D．pH试纸变红 解析：选D。浓硫酸具有较强的吸水性，因此将苹果块、胆矾晶体和饱和硝酸钾溶液在题图装置中放置一段时间后，浓硫酸会吸收它们中的水分，使苹果块萎缩，胆矾晶体变为白色的无水硫酸铜，饱和硝酸钾溶液中析出晶体。D项pH试纸在浓硫酸中先变红后变黑，因浓硫酸具有酸性和脱水性，后者能使pH试纸炭化变黑。 3．用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列说法不合理的是(　　) A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量 B．②中选用品红溶液验证SO2的生成 C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2 D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色 解析：选D。上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸分离与接触，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，B项正确；SO2有毒，要用NaOH溶液吸收处理，C项正确；反应液中H2SO4的浓度较高，不能向①中加水，应将①中溶液沿器壁慢慢加入水中，D项错误。 4．某溶液中含有硫酸镁和硫酸钠两种溶质，选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固体分离出来，设计实验流程如下： (1)欲证明滤液中存在、，选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的______，发现有气泡生成，再向其中加入________溶液，出现白色沉淀，则可证明、均存在。 (2)如何洗涤碳酸镁沉淀？ _____________________________________________________________________。 (3)如何检验碳酸镁沉淀是否洗涤干净？ ________________________________________________________________。 答案：(1)稀盐酸　氯化钡(答案合理均可)　(2)沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水自然流下，重复2～3次　(3)取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加稀盐酸和氯化钡溶液，若有沉淀生成则说明没有洗净；反之，已洗涤干净(答案合理均可) 学科网（北京）股份有限公司 $$