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作者:406100
1.7.2013
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第一节 硫及其化合物
第2课时 硫酸
第五章 化工生产中的重要非金属元素
自主学习
学习教材P4 最后一段和图5-4,完成下列问题。
1.硫酸有哪些用途。
2.根据“工业制硫酸的原理示意图”,写出制取硫酸过程中发生反应的化学方程式。
重要的化工原料(化学工业之母);用于生产化肥、农药、炸药、染料以及盐类;
金属除锈;干燥剂;铅酸蓄电池
温馨提示:黄铁矿主要成分为二硫化亚铁(FeS2)
硫酸的工业制法——接触法制硫酸
2SO2+O2 2SO3
4FeS2+11O2 ====== 2Fe2O3+8SO2
高温
SO3+H2O===H2SO4
硫黄或黄铁矿(FeS2)
空气
SO2
400~500℃
V2O5
(催化剂)
SO3
98.3%
浓硫酸吸收
H2SO4
400~500℃
V2O5
S+O2 ====== SO2
点燃
放出大量热
二氧化硫与氧气反应必须加热,使用催化剂
强调为什么使用浓硫酸吸收二氧化硫
下列有关硫酸的说法中不正确的是( )
A.硫黄和黄铁矿均可作为原料来制备硫酸
B.工业上制备硫酸时,SO2转化为 SO2,需在催化剂和加热条件下进行
C.硫酸厂应建在靠近原料产地的地区
D.硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药和炸药等
C
一种以黄铁矿(主要成分是 FeS2,假设杂质均不参与反应)为原料生
产硫酸的简要流程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.黄铁矿“煅烧”时,反应的化学方程式为
B.标准状况下,22.4 L SO3中含有的原子总数为4NA
C.“吸收”时,若用水吸收三氧化硫,会有酸雾产生
D.“粉碎”的目的是增大与氧气的接触面积,使反应更充分
4FeS2+11O2 ====== 2Fe3O4+8SO2
高温
CD
要除去SO2中含有的少量SO3气体,你有哪些方法。
降低温度
通过足量浓硫酸
浓硫酸的物理性质
无色、黏稠、油状液体
色态:
密度:
沸点:
溶解性:
浓硫酸的物理性质
无色、黏稠、油状液体
密度大(ρ=1.84g/cm3,ω=98.3%,c=18.4mol/L)
高沸点(338℃ )—难挥发
色态:
密度:
沸点:
溶解性:
(高沸点酸制取沸点低、挥发性酸)
H2SO4(浓) + 2NaCl ====== Na2SO4 + 2HCl↑
浓硫酸的物理性质
无色、黏稠、油状液体
密度大(ρ=1.84g/cm3,ω=98.3%,c=18.4mol/L)
高沸点(338℃ )——难挥发
极易溶于水,能与水以任意比互溶
(溶解时放出大量的热)
色态:
密度:
沸点:
溶解性:
(高沸点酸制低沸点、挥发性酸)
稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里,并用玻璃棒不断搅拌。
H2SO4(浓) + 2NaCl ====== Na2SO4 + 2HCl↑
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
强氧化性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
强氧化性
浓硫酸的特性
吸水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
浓硫酸要密封保存。
浓硫酸用作干燥剂
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
被干燥的气体不能与干燥剂反应
原则
不能干燥气态SO3
还原性气体:H2S、HBr、HI
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
强氧化性
将适量蔗糖(C12H22O11)放入烧杯中,然后加入适量的浓硫酸
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
强氧化性
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
浓硫酸能把有机物中氢、氧元素按水的组成比(2:1)脱去,剩余黑色的炭
【现象】
将适量蔗糖(C12H22O11)放入烧杯中,然后加入适量的浓硫酸
脱水性
C+2H2SO4(浓)=== CO2↑+2SO2↑+2H2O
蔗糖变黑(炭化),体积膨胀,变成疏松多孔的海绵状,产生有刺激性气味的气体。
吸水性 脱水性
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(蔗糖、纸张、棉布、木材)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 物质中不含有H2O,但含有氢元素和氧元素
应用 作干燥剂
浓硫酸吸水性与脱水性的比较
在如图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,对实验现象及结论叙述均不正确的是( )
①中苹果块会干瘪,说明浓硫酸具有强氧化性
②中胆矾晶体表面有“白斑”说明浓硫酸具有脱水性
③中小试管内无明显现象,说明浓硫酸具有吸水性
④中pH 试纸会变红,说明浓硫酸具有酸性
D
判断下列气态物质能否用浓硫酸干燥
H2、 NH3、 O2、 H2S、 Cl2、 HCl、 CO2、 CO、 SO2、
CH4、 HBr、 SO3、 NO、 HI
能
不能
能
不能
能
能
能
能
能
能
不能
不能
能
不能
浓硫酸的特性
吸水性
脱水性
浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分
浓硫酸能把有机物中氢、氧元素按水的组成比(2:1)脱去,剩余黑色的炭
强氧化性
H2SO4中的中心元素S化合价为+6价,可以降低,所以有强氧化性。
H2SO4的氧化性有多强?铜与稀硫酸不反应,但铜能与浓硫酸反应。
(浓硫酸是氧化性酸)
自主学习
学习教材P5【实验5-3】,说出铜与浓硫酸反应的实验步骤
浓硫酸
铜丝
浸NaOH溶液的棉团
品红溶液
自主学习
学习教材P5【实验5-3】,了解铜与浓硫酸反应的实验步骤
浓硫酸
铜丝
品红溶液
浸有NaOH溶液的棉花
石蕊溶液
铜丝表面
__________
有气泡产生
紫色石蕊溶液
变为
溶液显 色
实验现象:
品红溶液______
将反应后的溶液慢慢倒入水中
褪色
红色
浓硫酸的强氧化性
浓硫酸与铜的反应
蓝
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
实验结论:
SO2
CuSO4
写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式。
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
0
+2
+6
+6
+4
上述反应中的氧化剂是 ,还原剂是 ;
体现浓硫酸具有的性质是 。
H2SO4
Cu
强氧化性
、酸性
① 可抽动的铜丝有什么作用?
答:吸收多余的SO2,防污染环境,
控制反应的发生和停止
③ 在浓硫酸与铜(加热)的反应中,浓H2SO4体现了哪些性质?
答:强氧化性、酸性
② 试管c中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是什么?写出反应的化学方程式。
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。
④ 如果铜过量,能否将浓硫酸反应完全?
答:不能。随着反应的进行,酸的浓度逐渐减小,变为稀硫酸时,不再与铜反应
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
下列有关浓硫酸或铜与浓硫酸反应的说法不正确的是( )
A.喷有碱液的棉花是为了防止 SO2污染环境
B.将水注入反应后冷却的试管 a 中,溶液变蓝
C.若 b 中装有品红溶液,过一段时间品红溶液褪色
D.反应的化学方程式是
E.浓硫酸具有强氧化性,SO2、H2、CO具有还原性,故这些气体不能用浓硫酸干燥
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
BE
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
浓硫酸与不活泼金属反应规律
浓硫酸与不活泼金属反应,必须加热,否则不反应;还原产物一般是SO2,金属被氧化为高价态的硫酸盐,随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应立即停止;浓硫酸既表现出酸性又表现出强氧化性。
不活泼金属+浓硫酸 ===== 高价态硫酸盐+SO2↑+H2O
浓硫酸与活泼金属反应规律
锌与浓硫酸反应
Zn+2H2SO4(浓) === ZnSO4+SO2↑+2H2O
锌与浓硫酸反应化学方程式为:
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,硫酸浓度变小以后,生成的气体为H2。
Zn+H2SO4(稀) === ZnSO4+H2↑
浓硫酸能和金属反应,为什么可用铝罐车或铁罐车来运输浓硫酸?
常温下,浓硫酸具有强氧化性,与铁、铝发生氧化还原反应,在铁或铝的表面生成一层致密的氧化膜,阻止了内部金属与浓硫酸进一步反应,这种现象叫做——钝化。
判断对错
常温下,浓硫酸与铁、铝不反应,所以铁制、铝制容器能盛放浓硫酸
常温下,浓硫酸具有强氧化性,与铁、铝发生氧化还原反应,在铁或铝的表面生成一层致密的氧化膜,阻止了内部金属与浓硫酸进一步反应,这种现象叫做——钝化。
加热条件下,浓硫酸与铁、铝发生反应。
2Fe+6H2SO4(浓) === Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
2Al+6H2SO4(浓) === Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
Fe+H2SO4(稀) === FeSO4+H2↑
2Al+3H2SO4(稀) === Al2(SO4)3+3H2↑
过量的铜与一定量的浓硫酸反应时,硫酸能否全部参加反应?
过量的锌与一定量的浓硫酸反应时,硫酸能否全部参加反应?
答:不能。Cu是不活泼金属,只能与浓硫酸反应,与稀硫酸不反应,在过量Cu与一定量浓硫酸反应时,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,反应进行到一定程度时,浓硫酸将变为稀硫酸,反应停止,H2SO4不可能全部参加反应。
答:能。锌先与浓硫酸反应,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,反应进行到一定程度时,浓硫酸将变为稀硫酸,锌与稀硫酸继续反应,直至H2SO4全部参加反应。
浓硫酸与非金属单质反应
规律:浓硫酸与非金属单质反应,还原产物一般是SO2,非金属单质被氧化为高价态氧化物或含氧酸 ,浓硫酸只表现强氧化性;
C+2H2SO4(浓)===== CO2↑+2SO2↑+2H2O
碳与浓硫酸反应:
浓硫酸与非金属单质反应
规律:浓硫酸与非金属单质反应,还原产物一般是SO2,非金属单质被氧化为高价态氧化物或含氧酸 ,浓硫酸只表现强氧化性;
S+2H2SO4(浓)===== 3SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)===== CO2↑+2SO2↑+2H2O
碳与浓硫酸反应:
硫与浓硫酸反应:
非金属单质+浓硫酸 ===== 高价态氧化物+SO2↑+H2O
浓硫酸与H2S、HBr、HI的溶液发生反应
H2S+H2SO4(浓)
=== S↓+SO2↑+2H2O
2HBr+H2SO4(浓)
当浓硫酸过量时反应为 。
当硫化氢过量时反应为 。
2HI +H2SO4 (浓)
浓H2SO4(浓)能氧化亚铁离子、溴离子、碘离子、硫离子
浓硫酸与具有还原性的化合物反应
=== Br2+SO2↑+2H2O
=== I2+SO2↑+2H2O
不能用浓硫酸干燥H2S、HBr、HI气体
H2S+3H2SO4(浓、过量)=4SO2↑+4H2O
3H2S(过量)+H2SO4(浓)=4H2O+3S↓
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
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
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体____。
下列对浓硫酸的叙述正确的是( )
A.常温下,浓硫酸与铁、铝不反应,所以铁制、铝制容器能盛放浓
硫酸
B.浓硫酸具有强氧化性,SO2 、 H2、CO 具有还原性,故浓硫酸不
能干燥 SO2 、 H2 、 CO
C.浓硫酸和铜片加热反应既表现出酸性,又表现出氧化性
D.浓硫酸与亚硫酸钠反应制取 SO2时,浓硫酸表现出强氧化性
C
浓硫酸与稀硫酸的比较
浓硫酸 稀硫酸
溶质主要存在形式
导电性
酸性 强弱
遇碱
遇NaCl固体
氧
化
性 强弱
遇Fe、Al常温
遇Cu、C加热
吸水性、脱水性
H2SO4分子
H+、SO42-
几乎不导电
强
弱
强
反应
反应
H2SO4(浓) + 2NaCl ====== Na2SO4 + 2HCl↑
不反应
强氧化性,还原产物SO2
弱氧化性,还原产物H2
钝化
反应产生H2
反应
不反应
有
无
实验室制取SO2使用70%的浓硫酸,酸的浓度过低、过高都不适合,为什么?
学习教材P6《资料卡片》,完成下列问题:
1.自然界中的硫酸钙常以 ( ) 的形式存在。加热到150℃变成 ( );
2.熟石膏与水混合后凝固,重新变成石膏,利用这个性质,石膏有哪些用途?
3.自然界中的硫酸钡以 的形式存在,在医疗上被用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称 。
4.CuSO4是 色粉末,结合水后变成 色晶体 (俗称 ),硫酸铜这一性质的用途是 ;硫酸铜与石灰乳混合制成一种常用的农药—— 。
5. 十二水合硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O)俗称明矾,溶于水能形成Al(OH)3胶体,常用作净水剂。
自主学习
CaSO4·2H2O
石膏
熟石膏 2CaSO4·H2O
制作模型和石膏绷带、调节水泥硬化速率
重晶石
钡餐
检验酒精中是否含有水
波尔多液
白
蓝
CuSO4·5H2O
胆矾
硫酸根离子的检验
设计实验检验某溶液中是否含有硫酸根离子。
硫酸根离子的检验方法
实验现象分析
稀H2SO4
Na2SO4(aq)
Na2CO3(aq)
溶液BaCl2
溶液BaCl2
溶液BaCl2
BaSO4
白色
沉淀
白色
沉淀
白色
沉淀
BaSO4
BaCO3
Ba2++SO42- == BaSO4↓
Ba2++CO32- == BaCO3↓
稀盐酸
沉淀不溶解
BaCO3+2H+ == Ba2++CO2↑+H2O
稀盐酸
稀盐酸
沉淀不溶解
沉淀溶解
自主学习教材P6 三、硫酸根离子的检验
检验SO42- 的正确操作方法
未知溶液
无明显现象
加入
稀盐酸
加入
BaCl2溶液
产生白色沉淀
原未知液中含SO42-
目的
排除CO32-、 SO32-、 Ag+等的干扰
不能,稀HNO3有强氧化性,能将SO32-被氧化成SO42-而造成干扰。
能否用稀HNO3代替稀盐酸?
SO32- +2H + +2NO3- =3SO42-+2NO↑+H2O
某同学设计了如下实验检验某试液中是否含有SO42-:
(1)该方案是否严密? 。
(2)请说明理由: 。
不严密
如果该溶液中含有Ag+而不含SO42-,溶液中的Ag+与Cl-反应生成的AgCl沉淀也不溶于稀盐酸
在检验SO42-的过程中,下列操作中正确的是( )
A.先加稀硝酸,没有产生沉淀,然后再加硝酸钡,产生白色沉淀,
证明有 SO42-存在
B.先加硝酸钡,产生白色沉淀,然后再加稀硝酸,沉淀不溶解,
证明有SO42-存在
C.先加稀盐酸,没有产生沉淀,然后再加氯化钡,产生白色沉淀,
证明有SO42-存在
D.先加氯化钡,产生白色沉淀,然后再加稀盐酸,沉淀不溶解,
证明有SO42-存在
C
有一瓶Na2SO3溶液,可能被部分氧化。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。下列结论中不正确的是( )
A.Na2SO3已部分被空气中的O2氧化
B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能有BaSO4
C.加入稀硫酸后,不溶的沉淀一定是BaSO4
D.该实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
A
未知溶液
无明显现象
加入
稀盐酸
加入
Ba(NO3)2溶液
产生白色沉淀
某同学设计了如下实验检验某试液中是否含有SO42- :
该方案是否严密?若不严密说明理由。
严密
结论:未知溶液中含有SO42-
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