5.1 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

第一节硫及其化合物 课时2硫酸 第五章化工生产中的重要非金属元素 课堂导入 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! 13 起 适 时 . sitas1 810 H₂SO₄ 硫酸 Sulfuric acid E3MIen 分析路(AB 500ml P t 姓 e al a P 限 人 一、硫酸的工业制备 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。 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? 济南辰星化工 硫酸铵 醒 化肥 硫酸盐 五 D D H₂SO₄ 硫酸 Suluric acid 炸药 8 " 农药 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? 制气 接触氧化 热，形成酸雾影响吸收 硫黄或 燃烧 SO₂ V₂Os(催化剂)SO₃ 浓硫酸吸收 H₂SO₄ 空 气 点燃 高温 ①制备SO₂ S+O₂==SO₂ 4FeS₂+110₂==2Fe₂O₃+8SO ₂ 催化剂 ② 制 备SO₃ 2SO₂+O₂ 云2SO₃ ③吸收SO₃ SO₃+H₂O=H₂SO₄ 黄铁矿 400~500℃ 98.3%的 不用水： SO₃与水反应放 及时巩固 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 ( D ) 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 二、硫酸的性质 难挥发酸，用于 1、硫酸的物理性质 制备易挥发性酸 溶解放出大量热 颜色 状态 沸点 密度 溶解性 无色 粘稠的油状液体 约338℃ 1.84g/cm3 跟水任意比互溶 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。 问：如何稀释浓硫酸? 二、硫酸的性质 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 H++OH-=H₂O (与强碱) 与碱性氧化物反应 → Fe₂O₃+6H+=2Fe³++3H₂O 与某些盐反应 2H++CO₃²-=H₂O+CO₂↑ 紫色石蕊变红 Fe+2H+=Fe²++H₂↑ 与指示剂显色 与活泼金属反应 与碱反应 稀硫酸 实验验证 暴露在空气中的浓硫酸两星期后浓硫酸体积增大 浓硫酸滴到硫酸铜晶体上 描述现象 杯中液面上升 蓝色的硫酸铜晶体变为白色粉末 结论 吸收空气中的水蒸气 吸收晶体水 二、硫酸的性质 (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 二、硫酸的性质 问：浓硫酸能否干燥下列气体? K、CO₂、SO₂、H₂、 火、 Br、CO、Cl₂、O₂ 不能干燥： 碱性气体：NH₃ 还原性气体：H₂S 、HBr 、HI 气态SO₃ 一 会被浓硫酸吸收 可用来干燥： 中性气体：H₂ 、O₂ 、CO 、CH₄ 、NO 等 酸性气体：HCl 、Cl₂ 、SO₂ 、CO₂ 等 物理变化 吸水性 脱水性 原理 浓硫酸能够吸气体、液体中的水分子 及固体中的结晶水 化学变化 浓硫酸能把有机物中氢、 氧元素按水的组成比脱 去，剩余黑色的炭 化学变化 区别 物质中含有H₂O 物质中不含有H₂O,只含 有氢元素和氧元素 应用 作干燥剂 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 二、硫酸的性质 【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 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+SO↑1+2H₂O S元素的化合价降低， 表现氧化性 S元素的化合价不 变，表现酸性 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2mol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。 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。 二、硫酸的性质 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? 运浓硫酸的铝罐车 加热时，浓硫酸能与铁反应： △ Fe₂(SO₄)₃+3SO₂↑+6H₂O 2Fe+6H₂SO₄ 浓) dh. 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 柠 丁T I 广 大 产 下 列 仪 器 无水硫酸铜 与非金属反应 思考 · 交流 设计实验 立 明含CO₂ 韭 澄清石灰水 品红溶液 高锰酸钾 品红溶液 二、硫酸的性质 二、硫酸的性质 【思考】如何的除去CO₂中SO₂? 1、利用二氧化硫的还原性： 用酸性高锰酸钾溶液、氯水、溴水等除去。 2 、利用亚硫酸的酸性比碳酸强：用饱和NaHCO₃溶液除去。 SO₂+2NaHCO₃=Na₂SO₃+CO₂+H₂O 【思考】如何的除去SO₂ 中HCl? 用饱和亚硫酸氢钠溶液除去。 及时巩固 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:气体为CO₂ 和SO₂ 的混合气体。 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 A B C D 品红溶液 品红溶液 澄清 石灰水 a (1)B中应该装下列 B 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验证混合气体中是否含有SO₂。 (3)D中澄清石灰水的作用是验证混合气体中是否含有CO₂ 。 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 CO₂ 和SO₂ 的混合气体。 及时巩固 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： Cu+2H₂SO₄ (浓) CuSO₄+SO₂ ↑+2H₂O_ 常温钝化 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： _C+2H₂SO₄ (浓) △CO₂ ↑+2SO₂ ↑+2H₂O 还原性化合物 与H₂S反应： H₂S+H₂SO₄ (浓)=S↓+SO₂ ↑+2H₂O_ 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SO₂ 二、硫酸的性质 强氧化性的归纳总结 及时巩固 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⑤。 (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 ⑤。 (6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体②。 三、硫酸根离子的检验 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。 CuSO₄·5H₂O (胆矾、蓝矾) 用途：检验水的存在 CaSO₄·2H₂O(石膏) 2CaSO₄ ·H₂O (熟石膏) BaSO₄ 重晶石 (钡餐) 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。 三、硫酸根离子的检验 【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? 实验操作 先滴入几滴 BaCl₂溶液 再加入少量 盐酸 稀硫酸 ◎ 6 先滴入几滴 BaCl₂溶液 再加入少量 盐酸 Na₂SO₄溶液 先滴入几滴 BaCl₂溶液 再加入少量 盐酸 Na₂COg溶液 实验现象 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 原理 SO₄²-+Ba²+=BaSO₄ ↓ BaSO₄不溶于酸 CO₃²-+Ba²+=BaCO₃ ↓ BaCO₃可溶于酸 结论 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。 6 6 6 0 三、硫酸根离子的检验 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? 1 、试剂 稀盐酸、BaCl₂ 溶液 2、检 验SO₄²- 的操作方法： 排 除Ag+ 、CO₃² 、SO₃² 的干扰 被检液 加足量盐酸酸化 取清液 滴 加BaCl₂ 溶液 有无( 生 ₄²) 产 O 白色沉淀 判断有无S 思考：①稀盐酸和BaCl₂ 溶液加入顺序能否交换?为什么? 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 及时巩固 3.下列关于溶液中某些常见离子检验的说法正确的是( C) 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- 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 BaCO₃↓ Na₂CO₃ 应在BaCl₂后面 要除去可溶杂质离子是 Ca² + 选择要加入的除杂试剂 Na₂CO₃ 引入了新的离子 CO₃ HCI 四、硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 粗盐中含有可溶性杂质：CaCl₂ 、MgCl₂ 、 硫酸盐 Mg²+ NaOH OH- 粗盐提纯的操作步骤如下，共有三种方案： 滴加稍过量的 NaOH 溶液 页 滴加稍过量的 滴加稍过量的 粗盐溶液 BaCl₂ 溶 液 Na₂CO₃ 溶 液 加入除杂试剂的顺序和要求： 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。 四、硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯 滴加适量 稀盐酸 NaCl 溶液 过滤 【I< 二> 及时巩固 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( B) 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 试剂a 试剂b 足量NaOH溶液 ① ② ③ ④ 沉淀← ⑤ 滤液← 精盐 燕发、结品、烘干 试剂c ⑥ 粗盐 下列有关说法错误的是( B ) 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 及时巩固 5. 某工业废水中存在大量的Na+、Cl-、Cu²+、SO₄2²-,欲除去其中的Cu²+ 、SO₄²-, 设计工艺流程如图所示： 工业废水 NaOH→ 试剂a→ 试剂c Na+ 、CF 试剂b 操作X 溶液 课堂小结 稀硫酸的性质 课堂 小结 浓硫酸的性质 H₂SO₄ 直接与H₂O 结合 做干燥剂 浓硫酸按照个数比2:1 夺取有机物中H和O +6价S体现的氧化性 可 与C、Cu、H₂S 反 应 酸碱指示剂 活泼金属单质 碱性氧化物 碱 盐 吸水性 脱水性 强氧化性 石膏 蓝矾 硫酸盐 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。 盐酸、BaCl₂ 溶液 试剂 so₄²- 的检验 现象 产生不用于盐酸 的白色沉淀 CO₂ 过滤后 气体 加盐酸 剩余 →NaCl Na₂CO₃ CaCO₃ 沉淀、 BaCO₃沉淀 剩余 NaOH 一 →Mg(OH)₂ 沉淀 课堂小结 BaCl₂ BaSO₄ 沉淀 Ca²+ 剩余 粗盐 提纯 过量 Na₂CO₃ 过量 BaCl₂ 过量 NaOH 顺序 SO₄ Mg²+ $$