5.1.3 硫酸 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第一节 硫及其化合物 5.1.3 硫酸 第五章 化工生产中的重要非金属元素 学习目标 1、掌握稀硫酸具有酸的通性，浓硫酸的大三特性，会辨析浓硫酸的吸水性和脱水性 2、掌握硫酸根离子的检验方法 1、公元650～683年（唐高宗时），炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”，即干馏石胆(胆矾)而获得硫酸,在现代社会中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，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，那么现代工厂是如何生产硫酸的了？ 思考 一硫 一、硫酸 1、硫酸的工业制法 4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2 S+O2 = SO2 △ 点燃 △ 2SO2＋O2 ⇋ 2SO3 催化剂 H2O+SO3=H2SO4 【注意】工业制备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3，因为SO2与H2O剧烈反应放热，易产生酸雾而影响SO3的吸收。 纯净的硫酸是无色、黏稠、难挥发的油状液体；硫酸的密度大于水的密度，硫酸溶液中硫酸的质量分数越大，其密度越大；质量分数为98%的浓硫酸，密度为1.84g·cm－3(物质的量浓度是18.4 mol/L)；硫酸与水以任意比互溶，浓硫酸溶解时可放出大量的热,具有吸水性。 浓硫酸稀释的方法: 将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。 2、物理性质 【注意】 ①将浓硫酸与其它低密度的液体混合时,方法与浓硫酸在水中的稀释方法相同 ②硫酸是高沸点酸，可用来制取低沸点酸，比如盐酸，HF等 重量、状态（油状）、白雾。 2、现有浓硫酸、浓盐酸各一瓶(无标签，试剂瓶大小一样，酸的体积相同)，不用化学方法怎样识别？根据是什么？ (1)无色油状的是浓硫酸； (2)较重的是浓硫酸。 (3)有白雾现象的是浓盐酸。 思考 3、请更具分析物质性质的一般思路，分析预测硫酸的化学性质？ 思考 H2SO4 1、物质类别 2、元素化合价 3、特殊性 强酸 酸的通性 氧化性 作氧化剂 吸水性，脱水性，强氧化性 H2S/S/SO2 ←H2SO4 -2 0+4 +6 3、化学性质 ①使指示剂变色 ②与活泼金属反应 生成氢气 ③与碱性氧化物反 应 ④与碱反应 ⑤与盐反应 2.化学性质 a.能使紫色石蕊溶液变红，不能使无色酚酞变红 b.与活泼金属反应产生氢气：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑ 。 c.与碱性氧化物反应生成盐和水：MgO＋H2SO4=MgSO4＋H2O d.与碱发生中和反应：Ba(OH)2＋H2SO4=BaSO4↓＋2H2O e.与某些盐反应生成新盐和新酸：BaCl2＋H2SO4=BaSO4↓＋2HCl (1)稀硫酸—具有酸的通性 硫酸是强电解质，在水溶液中发生电离的化学方程式为H2SO4=2H＋＋SO42-，因此，硫酸具备酸的通性，可与酸碱指示剂作用，也可与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应 4、实验室常用浓硫酸干燥气体，利用了浓硫酸的什么性质? 思考 吸水性 (2)浓硫酸的特性 ①吸水性 浓H2SO4能吸收物质(气体、结晶水化物)中湿存的水分，利用此性质可用浓H2SO4作干燥剂，干燥一些不与浓硫酸反应的气体(中性或酸性气体且无还原性的气体) a.能干燥的气体有： 中性气体:H2、O2、N2、CO、CH4、NO； 酸性气体:SO2、CO2、HCl； 其他气体：NO2、Cl2等 b.不能干燥的气体： 碱性气体(NH3等)；还原性气体(如 H2S、HBr、HI 等) 物理变化 蓝色的硫酸铜晶体变为白色的无水硫酸铜粉末 【注意】浓硫酸不但能吸收空气中的水分，还能夺取结晶水合物中的结晶水 5、蔗糖遇浓硫酸变“黑面包”。观察现象，分析原因，推测结论是否是因为蔗糖分子中含有水? 思考 ②脱水性 浓硫酸能将组成有机物(蔗糖、纸张、棉布和木材等)的H、O元素按原子个数比2：1以“H2O”的形式脱去的性质     化学变化 实验 现象 实验 结论 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并发出有刺激性气味的气体 浓硫酸具有脱水性(蔗糖变黑)，浓硫酸具有强氧化性(有刺激性气味的气体)，把C氧化成CO2，并有SO2气体放出 【注意】有机物中没有H2O,但有H、O元素,浓硫酸能把有机物中的H、O元素按H2O的组成比N (H)∶N (O)=2∶1脱去,使这些有机物发生化学变化。 C12H22O11 浓硫酸 12C + 11H2O (蔗糖) C + 2H2SO4（浓）= SO2 ↑+ CO2↑+ 2H2O △ 6、把少量浓硫酸滴在纸片或火柴梗上，有什么现象？把少量浓硫酸滴在pH试纸上，有什么现象？ 思考 变黑 pH试纸先变红后变黑 归纳 总结   吸水性(物性) 脱水性(化性) 原理 浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水 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 区别 物质中含有H2O(有水则吸) 物质中不含有H2O，只含有氢元素和氧元素(无水则脱) 应用 作干燥剂   【几点强调】 【实验5-3】在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2 mL浓硫酸，塞好橡胶塞,使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中，观察实验现象。向外拉铜丝,终止反应。冷却后,将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。 a b c 实验 现象 ①a试管中铜丝表面有气泡产生； b试管中的溶液逐渐变为无色； c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色 ②将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液显蓝色 实验 结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式： Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O △ 【注意】 ①通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止 ②浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境 ③Cu与浓硫酸的反应中，浓H2SO4的作用：强氧化性和酸性 ③强氧化性 a.与金属铜的反应 Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O △ Cu—还原剂 H2SO4(浓)— 氧化剂 CuSO4—氧化产物 SO2—还原产物 0 +6 +2 +4 化合价升高，被氧化 化合价降低，被还原 Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O △ ，酸 硫酸表现出了 强氧化性和酸性。 7、在教材【实验5-3】中将铜丝下端卷成螺旋状的目的是什么? 增大铜丝与浓硫酸的接触面积,以加快反应速率。 思考 b.与其他金属反应的规律 Ⅰ.除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，在这些氧化还原反应中，浓H2SO4还原产物为SO2 Ⅱ.与铁、铝的反应：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、铝反应 浓硫酸与铁共热：2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O △ Ⅲ.与活泼金属反应：与活泼金属(Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变稀后，生成的气体为H2 Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O， Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑ Ⅳ.与不活泼金属反应：开始产生SO2，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止，不会生成氢气 Cu＋2H2SO4(浓)=CuSO4＋SO2↑＋2H2O 如：1molCu与含2mol H2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量小于1mol △ Ⅴ.与非金属反应——反应需要加热，否则不反应 加热时，浓硫酸与木炭反应的化学方程式: (ⅰ)与木炭反应：C＋2H2SO4(浓) = CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 (ⅱ)与硫的反应：S＋2H2SO4(浓)=3SO2↑＋2H2O (ⅲ)与红磷反应：2P＋5H2SO4(浓)=2H3PO4＋5SO2↑＋2H2O C，S，P与浓H2SO4反应，体现了浓H2SO4的强氧化性,还原产物一般是SO2 △ △ △ Ⅵ.与具有还原性的化合物反应，与H2S、FeSO4、HI、HBr等物质反应 H2S＋H2SO4(浓)=S↓＋SO2↑＋2H2O 2FeSO4＋2H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋2H2O ③与还原性化合物反应，如FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等。 2FeSO4＋2H2SO4(浓)===Fe2(SO4)3＋SO2↑＋2H2O H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O 【几点强调】 ①浓硫酸在与金属的反应中既表现氧化性又表现酸性，而浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性 ②浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2 ③常温下与活泼金属反应表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为H2 ④加热与不活泼金属反应时，即使金属过量也不能使H2SO4完全反应，也不会产生H2 ⑤与不活泼金属和非金属反应时，反应需要加热，否则不反应 ⑥酸的氧化性与氧化性酸 酸的氧化性是指酸(如HCI、H2SO4)在水溶液中电离出的H+表现的氧化性,是H+得到电子被还原为H2,是所有酸的通性。 氧化性酸是酸分子或酸根离子(核心元素)得到电子,表现强氧化性,而H+不能得到电子,还原产物也不是H2,如浓硫酸(H2SO4→SO2)、硝酸(HNO3→NO或NO2)、次氯酸(HClO→CI-)等。 【几点强调】 1.下列各过程主要表现浓硫酸的哪些性质？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____。 (2)用磷矿物[主要成分是磷酸钙]和硫酸反应制磷酸____。 (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____。 ③ ① ⑤ ② ⑤ ② 【练一练】   浓硫酸 稀硫酸 成分 主要以H2SO4分子形式存在，有少量H＋ 主要以H＋、SO42-形式存在，没有H2SO4分子 酸性 某些酸的通性(如与碱、盐、碱性氧化物反应)，与金属反应不产生H2 具有酸的所有通性 氧化性 强氧化性(＋6价硫元素表现)可以与不活泼金属反应，还原产物一般是SO2 弱氧化性(H＋表现)只能与金属活动性顺序表氢前的金属反应放出H2 脱水性 有 无 吸水性 有 无 【注意】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 4、浓硫酸、稀硫酸的异同 物质方法 浓硫酸 稀硫酸 物理性质 加水 放出大量热 无明显变化 观状态 油状液体 液态 密度 ρ浓H2SO4>ρ稀H2SO4 化学性质 铁片 无明显变化(钝化) 铁片逐渐溶解，并产生无色气体 铜片(加热) 铜片溶解，产生无色气体 不反应 白纸 变黑 无明显变化 胆矾 蓝色变白 胆矾溶解形成蓝色溶液 5、浓硫酸和稀硫酸的鉴别 6、硫酸的用途 (1)高沸点——制取挥发性酸。 (2)吸水性——做干燥剂。 (3)脱水性——做催化剂。 (4)酸性——去金属表面的氧化物、制取硫酸盐、制造化肥。 (5)强氧化性——制炸药。 一些含结晶水的硫酸盐叫做矾。 胆矾 ，绿矾 ， 皓矾 ，明矾 ， 生石膏 ，熟石膏 , 重晶石 。 CuSO4·5H2O FeSO4·7H2O ZnSO4·7H2O KAl(SO4)2·12H2O BaSO4 2CaSO4·H2O CaSO4·2H2O 二、硫酸盐 石膏像 CaSO4·2H2O 2CaSO4·H2O 石膏 熟石膏 150℃ 加水 (1)硫酸钙 应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷带，工业上还用于调节水泥的硬化速率 硫酸钡 钡餐双重造影 (2)硫酸钡 用于生产其他钡盐的原料或消化系统X射线检查的内服药剂“钡餐” 钡离子有毒 加水 加热失水 无CuSO4 CuSO4·5H2O俗称胆矾，蓝矾 (2)硫酸钡 检验水(不可用作干燥剂),胆矾可以和石灰乳混合制成农药波尔多液 2.根据硫酸的性质回答下列问题： (1)实验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？ 因为浓硫酸具有强氧化性，与金属反应时生成二氧化硫，无氢气产生。 (2)用氧化还原反应的原理解释：具有氧化性的浓硫酸能干燥有还原性的SO2吗？ 能，因为＋6价的S和＋4价的S之间没有中间价态，不能发生化学反应。 (3)实验室用MnO2和浓盐酸加热制取氯气、铜和浓硫酸加热反应生成SO2气体，其中的酸会不会完全反应？ 酸都不会完全反应。MnO2和浓盐酸加热制取氯气时，随着反应的进行，盐酸浓度越来越小，当变为稀盐酸时，反应停止；而铜和浓硫酸加热反应生成SO2气体时，硫酸浓度也会变小，当变为稀硫酸时，反应也停止。 (4)将足量的锌粉投入一定量的浓硫酸中，写出可能发生反应的化学方程式。 Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑ 【练一练】 3、区别浓硫酸和稀硫酸，既简单又可靠的方法是(　　) A．常温下与铜片反应 B．与石蕊溶液反应 C．用玻璃棒各蘸少许溶液涂在纸上 D．加入锌片看是否有气体生成 C 4、一定条件下，一种反应物过量，另一种反应物仍不能完全反应的(　　) A．过量的氢气与氧气 B．过量的浓盐酸与二氧化锰 C．过量的铜与浓硫酸 D．过量的锌与18 mol·L－1硫酸 C 【练一练】 5、已知炭与浓硫酸在加热条件下的反应：C+ 2H2SO4 = CO2↑+ 2SO2↑+ 2H2O，请设计实验来验证反应中的三种产物。 检验SO2 品红2 KMnO4 石灰水 品红1 无水硫酸铜 检验水 除去SO2 检验CO2 检验SO2是否除尽 【练一练】 Lavf53.4.0 Lavf57.83.100 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O 2P＋5H2SO4(浓)2H3PO4＋5SO2↑＋2H2O $