第一节 硫及其化合物-硫酸 课件 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第二册

人教版(2019)·必修第二册 第4课时 硫酸 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第一节 硫及其化合物 情境导入 早在唐高宗时代，炼丹家孤刚子所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九里有“炼石胆取精华法”制硫酸的记载，“石胆”即胆矾，“精华”指冷凝所得的液体。 1640年，我国早期科技丛书《物理小识·金石类》记有：“青矾厂气薰人，衣服当之易烂，载木不盛”，青矾即绿矾，强热绿矾，得红色固体，气体冷凝得“矾油”。古代炼丹士称硫酸为”绿矾油”。 硫酸的工业制法？ 硫酸的用途？ 硫酸的用途及工业制备 1 环节一·硫酸的用途及工业制备 【阅读总结】阅读教材P4，总结硫酸的用途。 1.用途：重要的化工原料,可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 化肥 炸药 冶金 硫酸盐 农药 染料 环节一·硫酸的用途及工业制备 【思考讨论】如何制备H2SO4？ Q1：硫元素在自然界中的存在形式？ 原料廉价易得，硫黄/黄铁矿 路径1： S/FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 路径2： S/FeS2 → SO2 → H2SO3 → H2SO4 √ 硫黄制酸法在制备过程中不产生矿渣 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 沸 腾 炉 接 触 室 吸 收 塔 矿渣 (Fe2O3) 尾气 硫酸 SO3 SO2 O2 热交 换器 贮酸槽 (98.3%硫酸) SO2 O2 净化 催化剂 黄铁矿 (FeS2) 空气 (高速空气流) 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 沸 腾 炉 矿渣 (Fe2O3) SO2 O2 黄铁矿 (FeS2) 空气 (高速空气流) 4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2 硫铁矿煅烧前要粉碎，其目的是： _______________________________ 增大接触面积，使反应更加充分 反应原理 注意事项 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 接 触 室 SO3 SO2 O2 热交 换器 SO2 O2 净化 催化剂 反应原理 注意事项 2SO2+O2 2SO3 催化剂 净化的目的： (接触室出来的气体中，含有粉尘，砷、硒的化合物和水蒸气等，会覆盖在催化剂表面，影响催化效果) 为了防止催化剂中毒 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 反应原理 注意事项 吸 收 塔 尾气 硫酸 贮酸槽 (98.3%硫酸) SO3 SO3＋ H2SO4(浓) H2SO4• SO3 (发烟硫酸) 工业上制取硫酸常用浓硫酸,而不用水吸收SO3： SO3 与水生成硫酸的反应，放出大量的热。用水或稀硫酸作吸收剂时容易形成酸雾，吸收速度慢，不利于吸收SO3 SO3溶在硫酸中 或 SO3＋ H2O H2SO4 环节一·硫酸的用途及工业制备 2.工业制备 据硫酸厂化工工程师分析，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）。 接触室 硫酸的物理性质 1 环节二·硫酸的物理性质 【复习回顾】回顾初中所学硫酸相关知识，归纳硫酸的物理性质及使用注意事项。 用于制易挥发酸，如盐酸 工业硫酸因通常含有Fe3+而显黄色 色态 气味 密度 毒性 溶解性 熔沸点 无色、粘稠的油状液体 —— 1.84 g/cm3 高密度酸 —— 跟水任意比互溶，溶解放出大量热 约338℃ 难挥发酸（高沸点酸） 环节二·硫酸的物理性质 【思考2】浓硫酸的稀释操作？ 【思考1】常用的浓硫酸质量分数为98%，密度为1.84 g/cm3，物质的量浓度是？ 18.4 mol/L 酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅 【思考3】浓硫酸不慎溅到皮肤上该如何处理？ 立即用大量水冲洗，并涂抹5%的NaHCO3溶液 硫酸的化学性质 1 环节三·硫酸的化学性质 【思考讨论】从物质类别角度思考稀硫酸具有什么化学性质？ ②酸的通性 ①电离方程式 稀硫酸 和盐(如BaCO3) Fe＋2H+ === Fe2＋＋H2↑ CuO＋2H+ === Cu2＋＋H2O Mg(OH)2＋2H+ === Mg2＋＋2H2O 遇到石蕊试剂显红色 和活泼金属(如Fe) 和金属氧化物(如CuO) 和碱[如Mg(OH)2] BaCO3＋2H+ === Ba2＋＋CO2↑＋H2O 环节三·硫酸的化学性质 稀硫酸 完全电离 H2SO4 === 2H+ + SO42- 酸的通性 浓度增大 浓硫酸 分子形式存在 主要以 H2SO4 自身特性 ③稀硫酸、浓硫酸的性质差异 环节三·硫酸的化学性质 1.吸水性：浓硫酸可吸收空气中的水分和结晶水合物中的结晶水，常用做干燥剂 浓硫酸的特性——吸水性 有水而吸 物理变化 化学变化 【思考1】浓硫酸加入胆矾晶体后，现象如何？方程式？ 【思考2】浓硫酸吸水是物理变化还是化学变化？ 蓝色晶体变为白色粉末 能干燥酸性气体，如CO2、SO2、Cl2、HCl等； 能干燥中性气体，如H2、CO、CH4、O2、N2等； 不能干燥碱性气体，如NH3； 不能干燥还原性气体，如H2S、HBr、HI等 环节三·硫酸的化学性质 【思考】浓硫酸作为干燥剂，不能干燥哪些气体? 浓硫酸的特性——吸水性 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——脱水性 2.脱水性：浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢、氧元素按水的组成比(2：1)脱去 无水而脱，化学变化 实验操作 实验现象 结论 实验3：取20 g蔗糖放入烧杯中，滴加少量蒸馏水，搅拌均匀，再加入约15 mL浓硫酸，迅速搅拌，观察实验现象。 产生刺激性气味气体 蔗糖变黑 固体体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体 生成了C单质 浓硫酸具有脱水性 生成了大量气体 生成了SO2 浓硫酸具有强氧化性 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——脱水性 原理 C12H22O11(蔗糖)  12C + 11H2O 浓H2SO4 C + 2H2SO4(浓)  CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O （脱水性） (强氧化性) 浓硫酸遇水放热，可以为后续反应提供能量 实验3：取20 g蔗糖放入烧杯中，滴加少量蒸馏水，搅拌均匀，再加入约15 mL浓硫酸，迅速搅拌，观察实验现象。 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 【思考讨论】所有酸都有氧化性？ 氧化性酸：酸分子或酸根离子得电子，表现强氧化性(非H+)。 常见的氧化性酸——浓H2SO4、HNO3、HClO等 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 3.强氧化性：浓硫酸能氧化大多数金属单质和部分非金属单质 (1)与金属单质的反应 ①不活泼金属，以Cu为例 实验操作 实验现象 不加热 加热 环节三·硫酸的化学性质 ①不活泼金属，以Cu为例 无明显现象 a 试管中铜丝表面变黑，生成白色固体，同时有气泡生成； b 试管中的品红溶液逐渐变为无色； c试管中石蕊溶液逐渐变为红色； 使用可拉动的铜丝，可以控制反应的发生和停止，螺旋状可以增大接触面积。 尾气处理，防止SO2扩散到空气中造成污染 环节三·硫酸的化学性质 ①不活泼金属，以Cu为例 【实验结论】 1.加热时试管b中品红褪色说明反应生成了 ，该过程中浓硫酸被 (填“氧化”或“还原”). 2.根据氧化还原反应原理及物质的物理性质，推测试管a中先生成的黑色固体为 ，灰白色固体是 . SO2 还原 CuO CuSO4 环节三·硫酸的化学性质 ①不活泼金属，以Cu为例 【思考讨论】请设计实验方案检验灰白色固体的成份。 冷却后，将试管内物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管中，若溶液呈蓝色，则含有CuSO4 反应后，试管中残留物质中仍有大量浓硫酸，由于浓硫酸遇水大量放热，因此需冷却后再“酸入水”进行检验。 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 (1)与金属单质的反应 ①不活泼金属，以Cu为例 Cu CuO (黑色) 浓H2SO4 ① CuSO4 H2SO4 ② 酸性 ①Cu + H2SO4(浓) === CuO + SO2 ↑+ H2O △ ②CuO + H2SO4(浓) === CuSO4 + H2O 强氧化性 Cu＋2H2SO4(浓) === CuSO4＋SO2↑＋2H2O △ 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 ①不活泼金属，以Cu为例 Cu＋2H2SO4(浓) === CuSO4＋SO2↑＋2H2O △ 【思考1】在浓硫酸与铜(加热)的反应中，浓H2SO4表现了哪些性质？ 生成SO2，表现氧化性；生成CuSO4，表现酸性 【思考2】在浓硫酸与铜(加热)的反应中，氧化剂和还原剂之比为？ 1:1 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 ①不活泼金属，以Cu为例 Cu＋2H2SO4(浓) === CuSO4＋SO2↑＋2H2O △ 【思考3】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？ 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。 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 (1)与金属单质的反应 ②活泼金属，以Zn为例 Zn＋2H2SO4(浓) === ZnSO4＋SO2↑＋2H2O 一般不加热，加热可能生成H2S、S等杂质 Zn＋H2SO4 === ZnSO4＋H2↑ 【思考4】若将铜丝改成足量锌片，能得到较为纯净的SO2吗？ 得到SO2和H2的混合气体： 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 (1)与金属单质的反应 ②活泼金属，以Zn为例 【思考5】实验室用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸，而不用浓硫酸，这是为什么？ 浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时，开始浓硫酸表现其强氧化性，产生二氧化硫气体；当浓硫酸变为稀硫酸时，则表现酸性，产生的气体为氢气。 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 (1)与金属单质的反应 ③Fe、Al的钝化 在常温下，浓硫酸跟某些金属(铁、铝)接触时，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物薄膜，从而阻止内部的金属继续跟硫酸发生反应,这种现象叫做——钝化。 因此，冷的浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。 但受热时，浓硫酸可以与Fe、Al反应。 Q1：钝化是化学变化吗？ Q2：钝化反应中，浓硫酸体现什么性质？ √ 强氧化性 环节三·硫酸的化学性质 【归纳总结】请从金属的活泼性、硫酸的浓度、反应条件等角度总结硫酸与金属的反应。 反应物 反应或变化 表现性质 稀硫酸 活泼金属 不活泼金属 浓硫酸 Fe、Al Zn等活泼金属 Cu、Ag等 较不活泼金属 生成H2 不反应 钝化(生成致密的氧化物薄膜) 先生成SO2，变稀后生成H2 生成SO2，变稀后不再反应 酸性，+1价H表现氧化性 / 强氧化性 强氧化性、酸性 强氧化性、酸性 环节三·硫酸的化学性质 浓硫酸的特性——强氧化性 (2)与非金属单质的反应，如C、S、P等 C + 2H2SO4(浓)  CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O 只表现强氧化性 (3)与还原性化合物的反应，如Fe2+、HI、HBr、H2S等 2FeO + 4H2SO4(浓) === Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2H2O S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O 硫酸盐 1 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 (1)硫酸钙：2(CaSO4·2H2O)===2CaSO4·H2O＋3H2O 　 石膏　　　　　熟石膏 150℃ 主要用于制作模型和医用石膏绷带，调节水泥的硬化速率。 生石膏 熟石膏 【阅读归纳】阅读教材第6页资料卡片，总结常见硫酸盐有哪些，各自有什么用途？ 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 (2)硫酸铜：CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O(胆矾) 白色　 　　　　　　蓝色 主要用于检验水的存在，与石灰乳混合制备波尔多液。 【阅读归纳】阅读教材第6页资料卡片，总结常见硫酸盐有哪些，各自有什么用途？ 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 (3)硫酸钡：又称重晶石，不溶于水和酸，且不易被X射线透过。 主要用作消化系统X射线检查的内服药剂，即“钡餐”。 BaSO4 注意Ba2+有毒 【阅读归纳】阅读教材第6页资料卡片，总结常见硫酸盐有哪些，各自有什么用途？ 硫酸根离子的检验 1 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 【实验操作】 【实验现象】 【符号表征】 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 Ba2＋＋===BaSO4↓ Ba2＋＋ ===BaCO3↓； BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑ 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 【思考1】加入稀盐酸酸化，目的是排除什么离子的干扰？ 未知 溶液 取清液 产生白 色沉淀 原未知液 中含 加稀盐酸 酸化 加氯化钡溶液 结论 【实验总结】SO42-的检验操作 【思考2】加入稀盐酸和氯化钡溶液的顺序可以颠倒吗？ 防止、、Ag＋的干扰 ＋2H+ == H2O＋CO2↑ ＋2H+ == H2O＋SO2↑ Ag＋＋Cl－== AgCl↓ 无法排除Ag＋的干扰 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 【思考3】能用HNO3酸化吗？ 未知 溶液 取清液 产生白 色沉淀 原未知液 中含 加稀盐酸 酸化 加氯化钡溶液 结论 【实验总结】SO42-的检验操作 不能，无法排除、Ag＋的干扰 3＋2H+ ＋2 == H2O＋3＋2NO↑ ＋Ag+ == ↓ 【思考4】能直接加入盐酸酸化的氯化钡溶液吗？ 不能，无法排除Ag＋的干扰 粗盐提纯 1 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 杂质 加入试剂 离子方程式 硫酸盐 MgCl2 CaCl2 【思考讨论1】(教材P7)经溶解、过滤和蒸发操作得到的粗盐中还含有一些可溶性硫酸盐及MgCl2、 CaCl2等杂质。如果按照下表所示顺序除去它们，应加入什么试剂？写出相关反应的离子方程式(可以参考附录Ⅱ)。 【思考讨论2】(教材P7)加入你选择的试剂除去杂质后，有没有引入其他离子？用什么方法可以除去这些离子？ 环节四·硫酸盐、硫酸根离子的检验 【思考讨论3】设计除去杂质的实验方案时，除了要考虑所加试剂的种类，还要考虑哪些问题？ Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$