第5章 第1节 第2课时 硫酸、硫酸根离子的检验-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选版）

第2课时　硫酸、硫酸根离子的检验 新知探究(一)——硫酸的工业制备与性质 1.硫酸的工业制备 (1)三种原料:硫黄或黄铁矿(FeS2)、空气、98.3%的浓H2SO4。 (2)三个阶段(写出下列阶段的化学方程式) ①二氧化硫的制取和净化:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2或S+O2SO2。 ②SO2氧化成SO3:2SO2+O22SO3。 ③三氧化硫的吸收和硫酸的生成:SO3+H2O===H2SO4。 　　[微点拨]　SO3的吸收不能用水吸收,因为形成酸雾影响吸收,应该用98.3%的浓H2SO4吸收SO3生成H2SO4。 2.硫酸的物理性质 纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大,能与水以任意比混合,沸点高,难挥发。 　　[微点拨]　浓H2SO4稀释的方法是将浓硫酸沿烧杯壁缓慢倒入蒸馏水中并用玻璃棒不断搅拌。 3.稀H2SO4的酸性 硫酸在水中易电离出H+,具有酸性。可以与活泼金属、碱、碱性氧化物、部分盐发生化学反应。稀H2SO4与Fe、NaOH溶液、Fe2O3、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为Fe+2H+===Fe2++H2↑、H++OH-===H2O、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、H++HC===CO2↑+H2O。 4.浓H2SO4的三大特性 (1)吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分,常用作干燥剂。 (2)脱水性:浓硫酸能将有机物中的氢和氧按水的组成比脱去。 (3)强氧化性 浓硫酸具有强氧化性,能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。 如浓H2SO4与Cu反应 实验操作 实验现象 a试管中铜丝表面有气泡; b试管中的溶液逐渐变为无色;冷却后将a试管里的物质慢慢倒入水中,溶液呈蓝色 实验结论 在加热条件下,Cu与浓硫酸反应,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。 在该反应中,浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂 5.浓硫酸的吸水性和脱水性区别 吸水性 浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质 脱水性 浓硫酸将组成有机物中的H、O元素按原子个数比2∶1以“H2O”的形式脱去的性质 由此看出:二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子 6.浓硫酸强氧化性的体现 反应物 变化或反应 表现性质 活泼 金属 铁、铝 常温下,铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化 强氧化性 加热时,反应生成硫酸盐、SO2和水 强氧化性 和酸性 锌等其他 活泼金属 与浓硫酸反应时,开始产生SO2,后来产生H2 较不活泼金属 (如:铜、银等) 金属+浓硫酸高价态硫酸盐+SO2↑+H2O 强氧化性 和酸性 碳、磷 等非金属 非金属单质+浓硫酸高价态氧化物或含氧酸+SO2↑+H2O 强氧化性 还原性物质 能将还原性物质(如H2S、HI)氧化,如:H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O 应用化学 　　某同学用玻璃棒蘸取无色的浓硫酸在白纸上写下一个“酸”字,发现字是黑色的;另一同学用白色竹筷蘸取浓硫酸,发现竹筷变黑了。 1.白纸和竹筷变黑的过程中浓硫酸表现什么性质? 提示:浓硫酸具有脱水性,可以使白纸和竹筷中的有机物变成碳,颜色变黑。 2.浓硫酸能使蓝色胆矾变为白色,该过程体现了浓硫酸的脱水性还是吸水性? 提示:体现了吸水性。浓硫酸的吸水性是指浓硫酸吸收现成的水分子(如气体、液体中的水分子,固体中的结晶水等)。 [题点多维训练] 题点(一)　硫酸的工业制备 1.硫酸是一种重要的化工原料,下列关于硫酸的说法不正确的是 (　　) A.硫酸可用于生产化肥、农药和炸药等 B.硫黄和黄铁矿可以作为制备硫酸的原料 C.工业制备硫酸时,SO2转化为SO3的反应需要在加热和催化剂存在的条件下进行 D.反应生成的SO3可以用水直接吸收来制备硫酸 解析:选D　若用水直接吸收SO3,会形成酸雾,影响吸收。 2.(2025·攀枝花三中阶段检测)以黄铁矿(主要成分为FeS2)生产硫酸的工艺流程如图,下列说法不正确的是 (　　) A.将黄铁矿粉碎,可以提高其在沸腾炉中的反应速率 B.沸腾炉中每生成1 mol SO2,有11 mol e-发生转移 C.接触室中排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率 D.吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3,可避免酸雾形成 解析:选B　黄铁矿在沸腾炉中燃烧,生成Fe2O3和SO2,SO2和O2在接触室中催化氧化转化为SO3,SO3用98.3%的浓硫酸吸收,可制得“发烟”硫酸。将黄铁矿粉碎,可以增大其与空气的接触面积,从而加快反应速率,A正确;沸腾炉中发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,则每生成1 mol SO2,有5.5 mol e-发生转移,B不正确;接触室中,SO2、O2没有完全转化为SO3,将排放出的SO2、O2循环利用,可提高原料利用率,C正确;吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3,可避免酸雾形成,D正确。 题点(二)　浓H2SO4的三大特性及应用 3.[双选]下列关于浓硫酸的吸水性和脱水性的说法中,错误的是 (　　) A.实验室制取氯气时用浓硫酸作干燥剂,说明浓硫酸有吸水性 B.将少量浓硫酸滴在湿润的蓝色石蕊试纸上,试纸变黑,说明浓硫酸具有漂白性 C.向浓盐酸中加入浓硫酸,会有白雾生成,说明浓硫酸具有吸水性 D.浓硫酸使胆矾变白,说明浓硫酸具有脱水性 解析:选BD　浓硫酸有吸水性,在实验室制取Cl2时可用作干燥剂,A项正确;将少量浓硫酸滴在湿润的蓝色石蕊试纸上,试纸变黑,可说明浓硫酸具有脱水性,B项错误;向浓盐酸中加入浓硫酸,浓硫酸具有吸水性,稀释时放出大量热,使浓盐酸挥发,产生白雾,C项正确;浓硫酸使胆矾变白,说明浓硫酸具有吸水性,D项错误。 4.下列叙述正确的是 (　　) A.浓硫酸与铜片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性,又表现出酸性 B.浓硫酸与金属活动性顺序中位于氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与位于氢前面的金属反应生成的气体一般为H2 C.常温下铁或铝不与浓硫酸反应,所以可用铁或铝制的容器贮存浓硫酸 D.浓硫酸是难挥发性强酸,氢硫酸是挥发性弱酸,所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体 解析:选A　B项,浓H2SO4与位于氢前面的金属反应先生成SO2,后有H2放出,错误;C项,常温下Fe、Al遇浓H2SO4钝化,不是不反应,错误;D项,浓H2SO4能氧化H2S,错误。 题点(三)　浓H2SO4强氧化性的实验探究 5.为验证浓硫酸与除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)共热产生气体的成分(可能含CO2、SO2、H2),设计了下图所示装置。 下列说法错误的是 (　　) A.D装置中的试剂可以是Ba(OH)2溶液 B.若将B、D装置位置调换,检验得到的结果一样 C.E装置中浓硫酸的作用是吸收水蒸气 D.F装置中黑色固体变红色,G装置中白色固体变蓝色,说明有H2产生 解析:选B　结合本实验目的,对各实验装置进行如下分析: A中发生浓硫酸和铁钉的反应 B中酸性KMnO4溶液可检验并吸收SO2 C装置检验SO2是否吸收完全 D中可用Ba(OH)2溶液等检验CO2 E为干燥装置 F中H2还原CuO G中无水硫酸铜变蓝,证明气体中含H2 H可防止空气中水蒸气进入干燥管干扰实验 SO2、CO2均能与Ba(OH)2溶液反应生成白色沉淀,B、D装置位置不能调换,B项错误。 6.(2025·广东十五校联盟联考)实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验。 (1)判断铜跟浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是　　　　　　　　　　　　,甲中发生的主要反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应中若有3.2 g Cu参加反应,则被还原的H2SO4的物质的量为　　　　mol。  (2)在乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,其目的是_____________________________________________。 (3)欲证明生成了CuSO4,应采取的操作是 　。  (4)若铜片还有剩余,则硫酸　　　　(填“有”或“没有”)剩余。其理由是 　。  解析:(1)铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,生成的SO2能使乙中品红溶液褪色;3.2 g Cu的物质的量为=0.05 mol,则该反应中被还原的H2SO4的物质的量为0.05 mol。(2)SO2可与碱反应,用浸有碱液的棉花可吸收剩余的SO2,防止污染空气。(3)反应后甲中可能含有剩余的浓硫酸,不可直接将水加入试管中,应将反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色。(4)随着反应的进行,浓硫酸逐渐变稀,Cu与稀硫酸不反应,故硫酸最后有剩余。 答案:(1)乙中品红溶液褪色　Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　0.05 (2)防止产生的SO2气体逸出,污染空气 (3)将甲中反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色 (4)有　随着反应的进行,浓硫酸变稀,而稀硫酸不与Cu反应,故H2SO4有剩余 |归纳拓展|浓硫酸与金属反应的规律 (1)与活泼金属(如Zn)反应:开始产生SO2,硫酸浓度变小后,产生H2。该反应中均体现了硫酸的氧化性,但是前段反应体现的是浓硫酸的强氧化性,后段反应体现的是稀硫酸的氧化性。 (2)与某些不活泼金属(如Cu)反应:开始产生SO2(加热),浓度变小后,稀硫酸不再与Cu反应。如1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应,生成SO2的物质的量小于1 mol。 (3)浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性(生成SO2)又表现酸性(生成硫酸盐)。浓硫酸在与非金属的反应中只表现强氧化性(如浓硫酸与木炭的反应)。 新知探究(二)——硫酸根离子的检验 导学设计 实验操作 实验现象 实验结论 先生成白色沉淀，加入稀盐酸后白色沉淀不溶解 SO与Ba2＋反应生成不溶于稀盐酸的BaSO4，离子方程式：SO＋Ba2＋===BaSO4↓ 先生成白色沉淀，加入稀盐酸后白色沉淀不溶解 先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀溶解并生成气体 CO与Ba2＋反应生成的白色沉淀BaCO3，可溶于稀盐酸，离子方程式：Ba2＋＋CO===BaCO3↓，BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋CO2↑＋H2O 1.检验SO先加稀盐酸的目的是排除哪些离子的干扰？SO如何检验？ 提示：排除Ag＋、CO、SO等的干扰。加入氯化钡溶液生成白色沉淀，然后向沉淀中加入稀盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味(或能使品红溶液褪色)的气体，证明存在SO。 2．待测液中先加入稀HNO3酸化，再加Ba(NO3)2溶液，能否证明待测液中含有SO？为什么？ 提示：否。SO或HSO干扰。 3．待测液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，能否证明待测液中含SO？为什么？ 提示：否。Ag＋干扰。 [系统融通知能] 硫酸根离子的检验方法 (1)原理：利用反应Ba2＋＋SO===BaSO4↓(白色)，BaSO4具有不溶于稀盐酸、稀硝酸的特性。 (2)试剂：可溶性钡盐(BaCl2)、稀盐酸。 (3)排除干扰：①Ag＋干扰：用稀盐酸酸化可排除Ag＋的干扰。②CO、SO、PO干扰：BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是，这些沉淀可溶于强酸中。因此检验SO时，必须用稀盐酸酸化。不能用稀硝酸酸化，因为在酸性条件下，SO、HSO、SO2等会被溶液中的NO氧化为SO，从而干扰检验结果。 (4)操作方法及现象 [题点多维训练] 1．硫酸根是常见的酸根离子，检验某溶液中是否含有SO，可用的方法是(已知：稀硝酸具有强氧化性，可将SO氧化为SO)(　　) A．取样，先加入稀硝酸，无明显现象，然后再加硝酸钡溶液，产生白色沉淀，证明原溶液中有SO存在 B．取样，先加入硝酸钡溶液，产生白色沉淀，然后再加稀硝酸，沉淀不溶解，证明原溶液中有SO存在 C．取样，先加入稀盐酸，无明显现象，然后再加氯化钡溶液，产生白色沉淀，证明原溶液中有SO存在 D．取样，先加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，然后再加稀盐酸，沉淀不溶解，证明原溶液中有SO存在 解析：选C　硝酸具有强氧化性，能把SO氧化为SO，故再加硝酸钡溶液时生成白色沉淀不能说明原溶液中含SO，A项错误；先加硝酸钡溶液，产生白色沉淀，该白色沉淀可能是BaCO3或BaSO3或BaSO4中的一种或几种，再加稀硝酸，BaCO3会溶解，BaSO3会被氧化为BaSO4，故白色沉淀不溶解不能说明原溶液中含SO，B项错误；先加BaCl2溶液，生成白色沉淀，白色沉淀可能是BaCO3或BaSO3或BaSO4或AgCl中的一种或几种，再加稀盐酸，BaCO3、BaSO3溶解，但BaSO4和AgCl均不溶解，故原溶液中可能含SO，也可能含Ag＋，也可能二者都有，D项错误。 2．某溶液中含有SO、CO、Cl－中的一种或几种，为确定该溶液的阴离子组成，现进行如下实验：①取少量该溶液滴加硝酸钡溶液，产生白色沉淀；②继而滴加稀盐酸至溶液呈酸性，白色沉淀部分溶解；③最后取上层清液继续滴加硝酸钡溶液至无沉淀时，再滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀。根据上述实验，以下对原溶液的推测错误的是(　　) A．一定有SO B．一定有CO C．不能确定Cl－是否存在 D．不能确定SO是否存在 解析：选D　实验①产生白色沉淀→含有CO或SO或二者都有；实验②中滴加过量稀盐酸时，沉淀部分溶解，证明原溶液中一定含有SO和CO；实验③中加入硝酸银溶液产生氯化银白色沉淀，并不能确定原溶液中有Cl－，因为实验②中加入了稀盐酸。 3．有一瓶Na2SO3溶液，它可能部分被氧化。某同学取少量该溶液，滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硫酸，充分振荡后仍有白色沉淀。下列结论中，正确的是(　　) A．亚硫酸钠已部分被空气中的氧气氧化 B．加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中一定含有硫酸钡 C．加入稀硫酸后，不溶的沉淀一定是BaSO3 D．此实验不能确定亚硫酸钠是否部分被氧化 解析：选D　若Na2SO3溶液未被氧化，则加入BaCl2溶液生成的沉淀是BaSO3，而没有BaSO4，B错误；无论Na2SO3溶液是否被氧化，加入BaCl2溶液后，再加入稀硫酸，不溶的沉淀一定是BaSO4，C错误；题中实验无法证明Na2SO3是否部分被氧化，A错误，D正确。 新知探究(三)——沉淀法去除粗盐中的杂质离子 导学设计 (1)经溶解、过滤和蒸发结晶操作得到的粗盐中还有一些可溶性硫酸盐及氯化镁、氯化钙等杂质。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。 杂质 加入的试剂 离子方程式 硫酸盐 氯化钡溶液 Ba2＋＋SO===BaSO4↓ CaCl2 碳酸钠溶液 Ca2＋＋CO===CaCO3↓ MgCl2 烧碱溶液 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (2)除杂过程中为了将杂质离子完全除去，应加入稍过量的试剂，而后续试剂(或操作)应将前面所加试剂中的杂质离子除去，粗盐除去杂质离子(SO、Ca2＋、Mg2＋)可设计哪些方案？ 提示： (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？ 提示：还要考虑加入试剂的顺序和量的多少，使得溶液中最终能够不引入新杂质。 [题点多维训练] 1．(2025·四川内江二中阶段检测)为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，可将粗盐溶于水，然后进行下列操作：①过滤；②加过量NaOH溶液；③加适量稀盐酸；④加过量Na2CO3溶液；⑤加过量BaCl2溶液。其中操作顺序正确的是(　　) A．①④②⑤③　　　　　　　 B．②④⑤①③ C．⑤④②③① D．⑤②④①③ 解析：选D　除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，选NaOH溶液除去镁离子，加过量的氯化钡溶液除去硫酸根离子，然后用碳酸钠溶液去除过量的钡离子及钙离子，所以碳酸钠溶液必须放在氯化钡溶液之后，过滤后加盐酸，最后蒸发得到NaCl，则操作顺序为⑤②④①③或②⑤④①③或⑤④②①③。 2．提纯含有少量Ba(NO3)2杂质的KNO3溶液，可以使用的方法为(　　) A．加入过量的Na2CO3溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸 B．加入过量的K2SO4溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸 C．加入过量的Na2SO4溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸 D．加入过量的K2CO3溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸 解析：选D　提纯含有少量Ba(NO3)2杂质的KNO3溶液，应选碳酸钾除去钡离子，最后加硝酸除去碳酸根离子。加入过量的Na2CO3溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸，会生成新的杂质硝酸钠，因此A不可行；加入过量的K2SO4溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸，K2SO4会有剩余，因此B不可行；加入过量的Na2SO4溶液，过滤，向滤液中滴加适量的稀硝酸，Na2SO4会有剩余，因此C不可行；先加入过量的K2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量的稀HNO3，稀HNO3会与过量的碳酸钾反应生成硝酸钾，因此D可行。 3．为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2溶液、稀盐酸和K2CO3溶液三种试剂，按如下步骤操作： (1)写出三种试剂所含溶质的化学式： A__________，B__________，C__________。 (2)①加入过量A的目的是_______________________________________， 有关反应的化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②加入过量B的目的是_____________________________________________________， 有关反应的化学方程式为_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③加热煮沸的目的是___________________________________________________。 (3)操作Ⅰ是__________，操作Ⅱ是____________。 解析：要使杂质一一除去，必须考虑到所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须除去。除去Mg2＋，可用含OH－的试剂，除去SO，可用含Ba2＋的试剂，故选用Ba(OH)2溶液。过量的Ba2＋可用K2CO3除去，过量的OH－以及CO可用稀盐酸除去，最后加热煮沸可除去过量的HCl。 答案：(1)Ba(OH)2　K2CO3　HCl (2)①除尽MgCl2和MgSO4中的Mg2＋和SO　MgCl2＋Ba(OH)2===BaCl2＋Mg(OH)2↓、MgSO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋Mg(OH)2↓ ②除尽过量的Ba2＋　Ba(OH)2＋K2CO3===BaCO3↓＋2KOH、BaCl2＋K2CO3===BaCO3↓＋2KCl ③使HCl挥发 (3)过滤　蒸发结晶 学科网（北京）股份有限公司 $