5.1.2 硫酸 硫酸根的检验 课件 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

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 课时2 硫酸 通过上一节课的学习，我们知道了硫单质和二氧化硫在生活中的作用。事实上，它们在化工生产中同样发挥着重要的作用。 你可以举个例子吗？ 制取硫酸！ H2SO4 课堂导入 硫酸是世界上用量最大、用途最广的化工基本原料之一，有“化学工业之母”之称。可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。 一、硫酸的工业制备 硫酸的产量被视为一个国家无机化工工业发展水平的标志 【活动】阅读教材P4页最后自然段，回答硫酸具有哪些重要用途？ H2SO4 硫酸盐 农药 化肥 炸药 硫酸的消费量被视为一个国家无机工业发展水平的标志。硫酸钾镁肥 制气 接触氧化 吸收 不用水：SO3与水反应放热，形成酸雾影响吸收 ①制备SO2 ②制备SO3 ③吸收SO3 S+O2 == SO2 点燃 4FeS2+11O2 == 2Fe2O3+8SO2 高温 催化剂 2SO2+O2 ⇌2SO3 △ SO3 + H2O = H2SO4 一、硫酸的工业制备 工业上可用硫黄为原料制备硫酸，根据上节课所学硫的知识，你能否设计出制备流程，并写出相关化学方程式？ SO3与水反应放热，形成酸雾影响吸收腐蚀设备，降低SO3的吸收率。所以用浓硫酸里的结晶水吸收。发烟硫酸：含有SO3，浓度大于98%的硫酸。 1、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是（ ） A．硫铁矿煅烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧 B．从沸腾炉出来的气体只有SO2 C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3 D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3 吸收更充分 D 及时巩固 二、硫酸的性质 1、硫酸的物理性质 颜色 状态 沸点 密度 溶解性 约338℃ 1.84g/cm3 无色 粘稠的油状液体 跟水任意比互溶 难挥发酸，用于制备易挥发性酸 溶解放出大量热 问：如何稀释浓硫酸？ 将浓硫酸沿着容器内壁缓慢地注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使产生的热量迅速扩散。 与指示剂显色 与活泼金属反应 与某些盐反应 与碱性氧化物反应 2、稀硫酸的化学性质 （硫酸是强酸，具有酸的通性） (1) 酸的通性 稀硫酸 与碱反应 紫色石蕊变红 H++OH- = H2O（与强碱） Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O 2H++CO32- =H2O+CO2↑ Fe+2H+ = Fe2++H2↑ 二、硫酸的性质 硫酸为二元强酸，具备酸的通性，有一定的氧化性(H+) 。CuO+2H+==Cu2++H2O。Na2CO3。98.3%浓硫酸的性质与稀硫酸是否一样？它具有哪些特性呢 实验验证 描述现象 结论 (2)浓硫酸的特性 ①吸水性：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 杯中液面上升 吸收空气中的水蒸气 蓝色的硫酸铜晶体变为白色粉末 吸收晶体水 二、硫酸的性质 问：浓硫酸能否干燥下列气体？ NH3 、CO2 、SO2、 H2、H2S、HI 、 HBr 、 CO 、 Cl2 、O2 二、硫酸的性质 可用来干燥： 中性气体：H2、O2、CO、CH4、NO等 酸性气体: HCl、 Cl2、 SO2、 CO2等 不能干燥： 碱性气体：NH3 还原性气体：H2S、HBr、HI 气态SO3 会被浓硫酸吸收 ②脱水性：浓硫酸能将有机物中的氧、氢元素按水的组成比（2：1）脱去 二、硫酸的性质 (2)浓硫酸的特性 现象 分析 浓硫酸的脱水性使蔗糖炭化 产生大量气体 问：实验过程涉及到哪些化学反应？ C12H22O11 浓硫酸 12C+11H2O 蔗糖 C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O = △ 蔗糖变黑 体积膨胀，变成疏松多孔海绵状，有刺激性气味 强氧化性 吸水性 脱水性 原理 浓硫酸能够吸_____________________及固体中的结晶水 浓硫酸能把有机物中_____ ___________________脱 去,剩余黑色的炭 区别 _____________ ____________________ _________________ 应用 _________ 气体、液体中的水分子 氢、 氧元素按水的组成比 物质中含有H2O 物质中不含有H2O,只含 有氢元素和氧元素 作干燥剂 化学变化 物理变化 化学变化 二、硫酸的性质 怎样区分浓硫酸的吸水性和脱水性？ 有水为吸 无水则脱 【思考与讨论】 实验室制取氢气时，往往用稀硫酸和金属反应，而不用浓硫酸，这是为什么？ 浓硫酸的特性：强氧化性 可以和除Au、Pt外的大多数金属单质作用 二、硫酸的性质 d将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为_____ a试管中铜丝表面_______________________ b试管中的品红溶液逐渐变为________ c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为________ 逐渐变黑色，有气泡产生 无色 红色 蓝色 Cu＋2H2SO4(浓) == CuSO4＋SO2↑＋2H2O ∆ (2)浓硫酸的特性 二、硫酸的性质 Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋ SO2↑＋2H2O 【思考交流】 ① 上述方程式中，谁是氧化剂，谁是还原剂？ ② 浓硫酸在这个反应中体现了什么性质？ Cu＋2H2SO4(浓)===CuSO4＋SO2↑＋2H2O S元素的化合价不变，表现酸性 S元素的化合价降低，表现氧化性 二、硫酸的性质 二、硫酸的性质 在浓硫酸与铜反应中，思考回答以下问题： 1、本实验采用可抽动的铜丝与浓硫酸反应， 这样设计的优点是什么？ 通过抽动铜丝来控制反应的开始与结束，节约原料，且可减少有毒气体排放。 2、 若铜过量，硫酸能否完全反应？为什么？ 不能，浓硫酸会变稀，不能继续与铜反应。 3、若改为2 mol浓硫酸与1mol锌片反应，锌片能否完全溶解，能否生成1mol SO2 ？ 锌能完全溶解，但发生反应先生成SO2后生成H2 ，不能生成1mol SO2 。 运浓硫酸的铝罐车 问：浓硫酸能和金属反应，为什么可用铝罐车和铁罐车来运输浓硫酸？ 常温下：铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜而钝化(化学变化)，从而阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以常温下可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸。 加热时，浓硫酸能与铁反应 ： 2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O 二、硫酸的性质 与非金属反应 非金属+H2SO4(浓) 高价氧化物或含氧酸 + SO2↑+ H2O C + 2H2SO4（浓）≜ CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O 浓硫酸体现强氧化性 思考·交流 设计实验，证明浓H2SO4与C生成物中含有H2O、CO2和SO2。按正确的顺序连接下列仪器 品红 KMnO4 石灰水 品红 硫酸铜 证明含H2O 证明含SO2 除去含SO2 证明无SO2 证明含CO2 二、硫酸的性质 【思考】如何的除去CO2中SO2？ 用饱和NaHCO3溶液除去。 1、利用二氧化硫的还原性： 2、利用亚硫酸的酸性比碳酸强： 用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去。 【思考】如何的除去SO2中HCl？ 用饱和亚硫酸氢钠溶液除去。 SO2+2NaHCO3=Na2SO3+CO2+H2O 二、硫酸的性质 1.化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分,将气体通入澄清石灰水,发现澄清石灰水变浑浊,持续通入发现溶液又变澄清,由此该小组成员对气体的成分提出猜想。 [提出猜想]猜想1:该气体为CO2。 猜想2:该气体为SO2。 猜想3:___________________________。  为了验证猜测,该小组设计实验加以探究。 [实验探究]该小组同学按如图所示装置,将气体从a端通入。 气体为CO2和SO2的混合气体 及时巩固 (1)B中应该装下列________试剂(填编号)。  A.NaCl溶液　　　　　　　　　B.酸性KMnO4溶液 C.盐酸 D.澄清石灰水 (2)A中品红溶液的作用是___________________________。  (3)D中澄清石灰水的作用是___________________________。  通过该实验,该小组同学观察到以下三个实验现象: ①A中品红溶液褪色 ②C中品红溶液不褪色 ③D中澄清石灰水变浑浊 [得出结论] (4)由上述现象,该小组同学确认该气体的成分为_____________________。  B 验证混合气体中是否含有SO2 验证混合气体中是否含有CO2 CO2和SO2的混合气体 及时巩固 强氧化性的归纳总结 浓硫酸具有强氧化性，能氧化金属、非金属、还原性化合物等，其还原产物一般是 金属 反应通式 金属+H2SO4(浓) 高价金属硫酸盐 + SO2↑+ H2O 实例 与Cu反应：___________________________________ 非金属 反应通式 非金属+H2SO4(浓) 高价氧化物或含氧酸 + SO2↑+ H2O 实例 与C反应：_____________________________________ 还原性化合物 与H2S反应：___________________________________ SO2 常温钝化 二、硫酸的性质 2.下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的序号分别填在横线上。 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____。 ③ (2)用磷矿物[主要成分是磷酸钙]和硫酸反应制磷酸____。 ① (3)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____。 ⑤ ② ⑤ ② 及时巩固 以硫酸为原料可制得硫酸盐。硫酸盐在生产生活中有着重要作用。 CaSO4·2H2O(石膏) BaSO4 重晶石 (钡餐) CuSO4·5H2O （胆矾、蓝矾） CuSO4 （无水硫酸铜） 2CaSO4·H2O(熟石膏) 用途：检验水的存在 三、硫酸根离子的检验 与石灰乳混合制农药“波尔多液”。无水CuSO4可用于检验H2O的存在。 【问题】硫酸和硫酸盐中都含有硫酸根离子，如何检验硫酸根离子？ 三、硫酸根离子的检验 在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液，然后各滴入几滴BaCl2溶液，观察现象。再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。从这个实验中你能得出什么结论？写出相关反应的离子方程式。 实验操作       实验现象 原理 结论 生成白色沉淀 加盐酸不溶解 生成白色沉淀 加盐酸不溶解 生成白色沉淀 加盐酸溶解 SO42-＋Ba2＋ = BaSO4↓ CO32-＋Ba2＋ = BaCO3↓ BaCO3可溶于酸 BaSO4不溶于酸 白色固体BaSO4，不溶于盐酸。 而BaCO3可溶于盐酸，因此可用稀盐酸和BaCl2溶液检验SO42-。 三、硫酸根离子的检验 1、试剂： 稀盐酸、BaCl2溶液 2、检验SO42- 的操作方法: 被检液 取清液 有无白色沉淀产生 加足量盐酸酸化 滴加BaCl2溶液 (判断有无SO42-) 思考：①稀盐酸和BaCl2溶液加入顺序能否交换？为什么? 排除Ag＋、CO32-、SO32-的干扰 ②能否换成HNO3溶液、Ba(NO3)2溶液? 不可以。H+和NO3-组合成HNO3，其强氧化性可将SO32-氧化成SO42- 不能，否则无法 排除Ag+离子的干扰 三、硫酸根离子的检验 结合上述实验，思考检验SO42- 的正确操作方法是什么？应注意哪些问题？ 无法排除SO32-离子的干扰。取溶液少许，加入试剂（必要操作），描述现象，得出结论。Ag＋、CO_3^2−、SO_3^2−等都与Ba2+产生白色沉淀，必须先用少量稀盐酸酸化。 3. 下列关于溶液中某些常见离子检验的说法正确的是（ ） A．Cl-：取样，滴入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加入过量的硫酸沉淀不消失 B．某溶液中滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，证明一定含有SO42- C．向待测液中滴加硝酸酸化硝酸钡溶液无现象，再滴加AgNO3溶液后产生白色沉淀，则待测液中含有Cl- D．向待测液中加入稀盐酸产生气体，将气体通入澄清石灰水变浑浊，则待测液中含有CO32- C 及时巩固 四、硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 【思考与讨论】 现在我们炒菜用的精盐又细又白，精盐是由粗盐经处理所得。粗盐中含有硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质。如何进行粗盐提纯呢？ 物质除杂和分离应注意哪些问题？ 回忆粗盐中难溶性杂质的去除步骤 粗盐中含有可溶性杂质：CaCl2、MgCl2、硫酸盐 要除去可溶杂质离子是 Ca2+ Mg2+ SO42- 选择要加入的除杂试剂 Na2CO3 NaOH BaCl2 引入了新的离子 CO32- OH- Ba2+ BaCO3 ↓ HCl 四、硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 物质除杂和分离注意的问题 ①除杂试剂要过量，不引入新的杂质 ②后续试剂应能除去过量的前一试剂 ③尽可能将杂质转化为所需物质 ④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序 Na2CO3应在BaCl2后面 粗盐提纯的操作步骤如下，共有三种方案： 粗盐溶液 滴加稍过量的 BaCl2 溶液 滴加稍过量的 Na2CO3 溶液 滴加稍过量的 NaOH 溶液 滴加适量 稀盐酸 过滤 NaCl 溶液 ①Na2CO3必须在BaCl2之后， ②盐酸必须在Na2CO3和NaOH之后， ③加盐酸前必须过滤 ④盐酸除去过量除杂剂，调节溶液酸碱性。 加入除杂试剂的顺序和要求： 四、硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 4、粗盐除含有难溶性杂质外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4等可溶性杂质，如图是某小组进行粗盐提纯的实验流程。下列说法错误的是(　　) A、步骤①⑤的操作分别是溶解、过滤 B、步骤②中加入的试剂a为足量Na2CO3溶液 C、步骤⑥中加入试剂c的作用是除去过量的Na2CO3和NaOH D、步骤①⑤⑦中都用到玻璃棒，作用分别为搅拌、引流、搅拌 B 及时巩固 5．某工业废水中存在大量的Na+、Cl-、Cu2+、SO42-，欲除去其中的Cu2+、SO42-，设计工艺流程如图所示： 下列有关说法错误的是（ ） A．NaOH的作用是除去Cu2+ B．试剂a为Na2CO3，试剂b为BaCl2 C．操作x为过滤，试剂c为稀盐酸 D．检验SO42-是否除尽可取适量待测溶液，先加入盐酸，再加入 BaCl2溶液 B 及时巩固 做干燥剂 可与C、Cu、H2S反应 课堂小结 SO42- 的检验 粗盐提纯 顺序 BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸； NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸； BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。 试 剂 盐酸、BaCl2溶液 现 象 产生不用于盐酸的白色沉淀 课堂小结 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$