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

化学 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 第二课时 硫酸及SO42-离子的检验 1 一、硫 酸 硫酸既是化学实验中的重要试剂，也是重要的化工原料。可用于生产农药、化肥、炸药、染料和盐类等。工业上一般以硫黄或其他含硫矿物（如黄铁矿）为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。 (1)用途: ①重要的化工原料,可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 ②用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。 1.硫酸的用途与工业制备 （2）工业制备： 工业制备硫酸有关反应的化学方程式: ①制备_______________________________或 S+O2 SO2; ②制备SO3:_______________________; ③吸收SO3:_____________________。 SO2:4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O === H2SO4 高温 ==== 点燃 ==== △ 催化剂 （1）硫酸的电离 H2SO4是二元强酸，在水中的电离方程式 H2SO4=== 。 （2）稀硫酸具有酸的通性 2.稀硫酸的性质 色态：无色、黏稠的油状液体 沸点：约338℃——沸点高，难挥发酸（高沸点酸） 可用来制取低沸点酸（HCl、HNO3等） 如：NaCl + H2SO4（浓）=== NaHSO4 + HCl 密度：1.84g/cm3——高密度酸 溶解性：与水任意比互溶，溶解放出大量热。 常用浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3% 3.浓硫酸的物理性质 3.浓硫酸的物理性质 如何稀释浓硫酸？ 将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并不断用玻璃棒搅拌，及时散热，防止液体暴沸。 4.浓硫酸的特性 【思考】某同学做实验时，失误将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，几天后发现，浓硫酸质量增加了，这是为什么？ 浓硫酸吸收了空气中的水蒸气 敞口放置的浓硫酸，其质量会______，浓度会______。 增加 减小 (1)吸水性：浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，常用作干燥剂 。实验室常用浓硫酸来干燥一些不与之反应的气体（如：CO2、SO2、O2、N2、H2、Cl2等）。 4.浓硫酸的特性 浓硫酸 【思考】不能干燥的气体？ （1）碱性气体：NH3 （2）还原性气体：H2S、HBr、HI等 H2S+3H2SO4 = 4SO2↑+4H2O 2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4 (2)脱水性：将有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去 ①蔗糖逐渐变黑， C+2H2SO4（浓）==== CO2↑+2SO2↑+2H2O 浓H2SO4具有脱水性 ②体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状固体。放出无色刺激性气味的气体。 浓H2SO4具有强氧化性 △ C12H22O11 12C+11H2O 浓H2SO4 由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。 浓硫酸吸水性、脱水性的区别 （3）强氧化性 与金属反应 常温： 加热：浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应。 Fe、Al等少数金属遇浓硫酸发生_____。 钝化 (Fe、Al等金属因氧化而钝化） 硫 酸 钝化不是不反应，是反应被阻止。 实验 操作 实验 现象 a试管中铜丝表面__________________ b试管中的品红溶液逐渐变为________色 c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为_________色 将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为________色 实验 结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式： 有气泡逸出 红 无 蓝 与金属反应 Cu + 2H2SO4（浓）==CuSO4 + SO2 ￪ + 2H2O ∆ 0 +6 +2 +4 失2e- 得2e- 还原剂 氧化剂 1.参加反应的浓硫酸只有1/2被还原 2.在与铜的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性。 与金属反应 在总反应中浓硫酸表现氧化性和酸性。 Cu＋2H2SO4（浓）==CuSO4＋SO2↑＋2H2O △ ①Cu＋H2SO4（浓）==CuO＋SO2↑＋H2O ②CuO ＋H2SO4（浓）==CuSO4+H2O △ 分步反应 氧化性 酸性 △ 总反应: ①在实验过程中会看到铜表面有黑色物质，那是因为铜先被氧化成氧化铜的缘故。 ②在试管c上方放一浸有碱液的棉团是为了防止多余的SO2污染空气。 ③当足量的铜与浓硫酸反应时，随着反应进行，浓硫酸逐渐变稀，Cu与稀硫酸不反应，一旦变为稀硫酸，反应就会停止，所以还会有硫酸剩余。 反应物 条件 现象 结论 有使品红褪色 的气体产生 产物为SO2 溶液变蓝 产物有铜盐 不加热 加热 不加热 加热 铜和 稀硫酸 铜和 浓硫酸 无变化 常温下不反应 无变化 常温下不反应 无变化 加热也不反应 铜分别和浓、稀硫酸反应比较 (1)浓H2SO4与金属反应时，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，不再与不活泼金属反应。但足量的活泼金属如Zn与浓H2SO4反应时，开始阶段浓H2SO4体现其强氧化性，产生SO2气体，随着反应的进行，当浓硫酸变为稀H2SO4时，Zn与稀H2SO4反应产生H2。 (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，表现什么性质呢？ 与金属反应 ②与非金属反应 加热时，浓硫酸能与某些非金属反应（S、C、P等） C + 2H2SO4(浓) == CO2↑ + 2SO2↑+ 2H2O △ ③与还原性物质反应 H2S + H2SO4 （浓） == S + SO2↑ + 2H2O S + 2H2SO4 == 3SO2↑ + 2H2O 2P+ 5H2SO4 == 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O 2HBr + H2SO4 （浓） == SO2 ↑ +Br2↑+ 2H2O 【思考】浓硫酸能不能和SO2反应？ 浓硫酸与非金属反应时，只表现氧化性 1. 铜与浓硫酸反应时，当转移了0.2 mol电子时，消耗的硫酸有( ) A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.4 mol D．0.05 mol 【解析】Cu+2H2SO4(浓)===CuSO4+SO2↑+2H2O，故当转移了0.2 mol电子时，就应有0.2 mol H2SO4参加反应，其中0.1 mol H2SO4被还原。 B ∆ 练习 2．下列关于硫酸的叙述中，正确的是（ ） A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B．浓硫酸具有氧化性，稀硫酸无氧化性 C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥碘化氢、氢气等气体 D．稀释浓硫酸时，应将其沿着器壁慢慢加入到水中，并用玻璃棒不断搅拌 练习 D 3.一定量的锌与100mL18mol/L 的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解同时产生0.8mol气体，将反应后的溶液稀释到400mL，测得溶液中c(H+)=2mol/L，则下列叙述错误的是（ ） A. 气体中SO2和H2的物质的量之比为 6:1 B. 反应中共消耗锌 52.0 g C. 所得气体应为SO2和H2的混合物 D. 反应共转移电子1.6 mol 练习 A 【详解】溶液剩余硫酸的物质的量为0.5×0.4L×2mol/L=0.4mol， 参加反应的n（H2SO4）=0.1L×18mol/L-0.4mol=1.4mol， 又因为 生成气体的物质的量为0.8 mol， 设反应生成 xmol SO2，ymolH2， 则根据方程式Zn+2H2SO4（浓）=ZnSO4+SO2↑+H2O、Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑ 2x x y y 可知x+y=0.8、2x+y=1.4，解得x=0.6，y=0.2， 所以反应会生成0.6mol的二氧化硫和0.2mol的氢气。 A．气体中SO2和H2物质的量比为3：1，故A错误； B．生成1mol混合气体转移2mol电子，消耗1mol的锌，所以反应中共消耗金属Zn的质量m（Zn）=0.8×65g/mol=52.0 g，故B正确； C．由以上分析可知所得气体应该为SO2和H2的混合物，故C正确； D．生成1mol混合气体转移2mol电子，所以反应共转移电子1.6mol，故D正确。 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5-4 二、硫酸根离子的检验 实验 操作 实验 现象 先_________ , 加入盐酸后____________ 先_____ ___, 加入盐酸后 _________ 先___________,加入盐酸后 实验 结论 与Ba2+反应生成不溶于 盐酸的_________,离子方程 式: ___________________ 与Ba2+ 反应生成白 色沉淀BaCO3 可溶于盐酸 生成白色沉淀 沉淀不溶解 生成白色沉淀 沉淀不溶解 生成白色沉淀 沉淀溶解,且有气泡产生 白色沉淀 +Ba2+ ==BaSO4↓ 1.原理 利用Ba2++SO42-==BaSO4↓(白色)，BaSO4具有不溶于盐酸、稀硝酸的特性。 2.检验的方法 无明显现象 白色沉淀 有SO42- 待测液 足量稀盐酸 BaCl2溶液 结论 SO42-的检验方法 (1)先加稀盐酸的目的是______________________________________。 排除Ag+、CO32-、SO32-、PO43-干扰 (2)向未知溶液中先加入BaCl2溶液再加入盐酸，产生白色沉淀，能否确定溶液中一定含有SO42-？ 不能确定。未知溶液中可能含有Ag+，干扰对SO42-的检验。 4. 检验试样中有无SO42-的操作及结论正确的是( ) A. 先加HCl无明显现象，再加BaCl2有白色沉淀，一定有SO42- B. 加HCl酸化的BaCl2有白色沉淀，一定有SO42- C. 滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液有白色沉淀，一定有SO42- D. 滴加BaCl2有白色沉淀，一定有SO42- 【解析】A项，先加盐酸无明显现象，排除了CO32-、SO32-、Ag+等离子的干扰，再加BaCl2溶液产生白色沉淀，即说明溶液中存在SO42-；B项，Ag+对SO42-的检验有干扰；C项，SO32-对SO42-的检验造成干扰；D项，CO32-、SO32-、Ag+等均对SO42-的检验有干扰，因为CO32-+Ba2+====BaCO3↓、SO32-+Ba2+====BaSO3↓、Ag++Cl-====AgCl↓。 A 练习 5. 为检验某种钠盐溶液中含有的阴离子是SO42-、CO32-还是OH-、Cl-，下面设计的方案中合理的是(　　 ) A．检验CO32-：向待测液中加入足量的盐酸产生气泡，将气体通入浓Ba(OH)2溶液有白色沉淀生成 B．检验Cl－：向待测液中加入AgNO3溶液和稀盐酸的混合液，有白色浑浊物出现 C．检验OH－：向待测液中加入石蕊溶液，溶液变红色 D．检验SO42-：向待测液中加入盐酸至酸性，未见沉淀或气体生成，再加入BaCl2溶液出现白色沉淀 练习 D 通过溶解、过滤和蒸发操作得到的是比较纯的氯化钠吗？还有什么杂质没有除去？用什么方法可以检验出它们呢？ 【思考与讨论】 重点：硫酸根离子的检验 归纳：除去粗盐中可溶性杂质，试剂的加入顺序共有几种？依据是什么？ （1）BaCl2——Na2CO3——NaOH——HCl （2）BaCl2——NaOH——Na2CO3——HCl （3）NaOH——BaCl2——Na2CO3——HCl 依据： （1）Na2CO3用以除去CaCl2 和多余的BaCl2 。Na2CO3一定要在BaCl2之后加入； （2）产生的沉淀BaCO3、 CaCO3和Mg(OH)2都会溶于稀盐酸，过滤操作必须在稀盐酸加入前进行。 （3）稀盐酸是用于调节溶液酸碱性，最后加入时只能适量。 2H＋＋SOeq \o\al(2－,4) Cu＋2H2SO4(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl Na2CO3溶液 CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl 除去可溶性杂质 杂质 加入的试剂 反应的化学方程式 硫酸钠 __________ __________________________________ MgCl2 __________ ___________________________________ CaCl2 ___________ __________________________________ BaCl2溶液 Na2SO4＋BaCl2=== BaSO4↓＋2NaCl NaOH溶液 $$