第十四讲 硫酸 硫酸盐 课件-2027届高三化学一轮复习

第二章 物质及其变化 第14讲——知识点 硫酸 硫酸盐 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 一、硫酸及其工业制法 1、物理性质 （1）纯硫酸是一种______色_______液体，沸点______（沸点338℃，高沸点酸能用于制备低沸点酸）， ______挥发；98%的浓硫酸的密度为1.84g/cm3，物质的量浓度为18.4mol/L。 （2）溶解性：浓硫酸与水以_________混溶，溶解时可放出__________ 。 （3）稀释方法： ______________________________________________ 无 油状 高 难 任意比 大量热 将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌 98%硫酸通常指质量分数，即100g该硫酸溶液中含98g纯硫酸、2g水 考点一 硫酸性质及应用 （4）H2SO4溶液的特点: 浓度越大，密度越大，且密度大于1g/cm3 2 2、稀硫酸 H2SO4=2H+ ＋SO42- 二元强酸，具有酸的通性。 ① 遇紫色石蕊试液变红 一、硫酸及其工业制法 考点一 硫酸性质及应用 ②与活泼金属（如Zn、Fe）反应生成盐和氢气， 例，与Zn：Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑ ③与金属氧化物（如CuO、Fe₂O₃）反应生成盐和水， 例，与CuO：CuO＋2H＋ = Cu2＋＋H2O ④与碱发生中和反应生成盐和水， 例，与Cu(OH)2：Cu(OH)2 ＋2H＋=Cu2＋＋2H2O ⑤ 与某些盐（如碳酸盐、银盐）反应生成新酸和新盐， 例，与碳酸钠：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O 3 3、浓硫酸 浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性 （1）吸水性: ② 将硫酸铜晶体投入浓硫酸中，有何现象? 吸收现成的水 ① 敞口放置的浓硫酸，其质量会______，浓度会______。 增加 减小 水蒸气 结晶水合物中的结晶水 CuSO4·5H2O====CuSO4+5H2O 浓硫酸 蓝色晶体变白 一、硫酸及其工业制法 考点一 硫酸性质及应用 +H2O CH3—C—O—C2H5 O = CH3-C-OH O = + H-O-C2H5 浓硫酸 催化剂和吸水性 酯化反应: 4 一、硫酸 ③ 应用：可作干燥剂 可用来干燥： 中性气体：H2、O2、CO、CH4、NO等 酸性气体:HCl、 Cl2、CO2、 SO2等 不能干燥： 碱性气体：NH3 还原性气体：H2S、HBr、HI 气态SO3 会被浓硫酸吸收 SO3+H2O H2SO3 无中间价态 SO3极易溶于水 考点一 硫酸性质及应用 5 一、硫酸 （2）脱水性:物质本身不含水，但组成中含H、O元素的物质（如有机物），将有机物中H、O按水的组成比（2:1）脱去，生成碳（或含碳化合物）。 ① 浓硫酸使木屑、棉花、纸屑等炭化 ② 浓硫酸与蔗糖反应 实验现象: 白糖变成“黑面包” 并产生刺激性气味的气体 C12H22O11 浓硫酸 12C + 11H2O 蔗糖 2H2SO4(浓)+ C == CO2↑ + 2SO2↑+ 2H2O (脱水性) (强氧化性) 考点一 硫酸性质及应用 6 （3） 强氧化性 ① 氧化非金属单质 浓硫酸体现强氧化性。 非金属元素被氧化到它的最高价含氧酸 浓硫酸与非金属反应的规律： 一、硫酸及其工业制法 2 P＋ 5 H2SO4(浓) 2 H3PO4＋5 SO2↑＋2 H2O +5 C + 2 H2SO4(浓) 2 SO2 ↑+ CO2↑+ 2 H2O +4 2 H2SO4(浓) + S 2 H2O+ 3 SO2↑ +4 考点一 硫酸性质及应用 ② 氧化金属单质：除金、铂外的所有金属，且变价金属氧化到最高价。 常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。此现象称 “钝化”。 注意: 钝化并不是不反应, 仍然发生了氧化还原反应 7 2Fe + 6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+ 3SO2↑+ 6H2O Fe+H2SO4(稀) =FeSO4+H2↑ 2Al + 6H2SO4(浓) 3Al2(SO4)3+ 6SO2↑+ H2O +3 2Al+3H2SO4(稀) =Al2 (SO4) 3+3H2↑ 规律：氧化金属单质时，浓硫酸均一半酸性，一半氧化性 一、硫酸及其工业制法 +3 考点一 硫酸性质及应用 区别 浓H2SO4: 主要以H2SO4分子存在, 其中S处于最高价具有强氧化性 稀H2SO4: 以H+、SO42— 形式存在，H+具有酸性和弱氧化性，SO42-很稳定 +6 (1)较活泼金属(如Zn)，开始产生SO2，浓度变小产生H2。 (2)不活泼金属(如Cu)，开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀H2SO4不再与Cu反应。 知识梳理 【思考】为什么浓硫酸有强氧化性，而稀硫酸中的硫酸根离子没有强氧化性？ 硫酸是不对称分子，其H的体积很小，具有强烈的极化作用而使羟基O的电子云变形并钻入其中，中和羟基O的部分负电荷，使羟基O与中心原子+6价S的结合力减弱，从而破坏了硫酸分子的稳定性，使得+6价S易接受外来的电子而被还原。 硫酸根离子（SO₄²⁻）呈正四面体结构，S原子被四个O原子均匀包围，形成稳定的共价键网络。这种对称结构使S原子难以直接与还原剂接触，且S-O键键能较大，不易断裂。此外，硫酸根离子在水溶液中高度水合，进一步稳定了其结构，使其难以失去电子被还原，因此氧化性很弱。 ③强氧化性 ③氧化还原性物质：(Fe2+\I- \ Br- \ S2- 等) 写出下列反应方程式 H2S + H2SO4(浓) — S↓+ SO2↑ + 2H2O — HI + H2SO4(浓) — 2 I2 + SO2↑ + 2H2O — — HBr+H2SO4(浓) — 2 Br2+SO2↑+2H2O 实验室制备HBr、HI，用浓H3PO4 高沸点酸制低沸点酸 浓硫酸不能干燥 H2S HBr HI 考点一 硫酸性质及应用 3NaI(s) + H3PO4(浓)== Na3PO4 + 3HI↑ 可用硫酸制取的气体 (1)用浓硫酸制取的气体 浓H2SO4 (2)用稀硫酸制取的气体 Zn + H2SO4 —— H2↑ FeS + H2SO4 —— H2S↑ 总结 CaF2 + H2SO4 (浓）—— HF↑ NaCl + H2SO4 (浓）—— HCl↑ NaCl + MnO2 + H2SO4(浓）—— Cl2↑ NaNO3 + H2SO4(浓）—— HNO3↑ C2H5OH Na2SO3 + H2SO4(70%) —— SO2↑ C2H4↑ 考点一 硫酸性质及应用 实验现象： 铜溶解，表面产生黑色固体，溶液中有灰白色固体生成，产生的气体能使品红溶液褪色(或石蕊试液变红色) 。溶液冷却后稀释变为蓝色。 一、硫酸及其工业制法 Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+ 2H2O 【注意】 ①黑色固体：浓H₂SO₄局部浓度下降时，Cu先被氧化为CuO（黑色固体），后续CuO与剩余浓H₂SO₄发生复分解反应：CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O，最终CuO溶解生成CuSO₄。 ②灰白色固体：反应生成的CuSO₄在浓H₂SO₄中溶解度极低（浓硫酸吸水性强，水分少），以无水CuSO₄ 固体形式析出（无水CuSO₄为白色，因混有少量杂质显灰白色）。 ③溶液冷却后稀释应酸（浓硫酸）入水。 考点一 硫酸性质及应用 3. 用途 硫酸的消费量被视为一个国家无机工业发展水平的标志 （1）消除金属表面的__________ （2）用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，是实验室里常用的试剂 （3）制取________、硫酸盐、___________酸 化肥 挥发性 氧化物 H2SO4(浓)＋NaCl = NaHSO4＋HCl↑ CaF2＋H2SO4 = CaSO4＋2HF↑ 一、硫酸及其工业制法 考点一 硫酸性质及应用 沸腾炉 造气(制SO2) 净化、干燥 接触室400~500℃ 常压、催化剂 吸收塔 稀释室 贮存室 SO3 SO2、O2 发烟硫酸 98.3%硫酸 98.3%硫酸 水 工业制硫酸的主要流程 “接触法制硫酸” 考点一 硫酸性质及应用 4. 工业制备 4. 工业制备 S + O2 === SO2 点燃 4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2 高温 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 加 热 SO3 + H2O === H2SO4 第一步： 第二步： 第三步： (造气) (催化氧化) (吸收) 一、硫酸及其工业制法 SO₃与水反应剧烈放热，会形成酸雾（SO₃·nH₂O），难以被水充分吸收；腐蚀设备 而浓硫酸可与SO₃形成稳定的发烟硫酸（H₂SO₄·nSO₃），无酸雾生成，吸收效率极高。 考点一 硫酸性质及应用 △H=-196.6KJ/mol 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 催化剂 △ 使用催化剂 低温 高压 反应条件： 理论需要： 压强 温度 催化剂 浓度 ①增大c(O2) ②减小c(SO3) 虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温度较低时:①催化剂活性不高;②反应速率低。注意: 生产中反应温度的选择还要考虑该温度下催化剂的活性。 根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利，但在400~500℃时，常压下SO2的转化率已经很高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。应选择压强：常压(1atm ) 实际应用： 400℃∽500℃ 常压 使用V2O5作催化剂 (同上) 一、硫酸及其工业制法 考点一 硫酸性质及应用 硫酸工业生产的三个主要设备 SO2 O2 “接触法制硫酸” 因反应物在催化剂表面接触时发生氧化反应，所以称之为 沸腾炉 接触室 吸收塔 炉气的成分: SO2、O2、N2、水蒸气、砷(As)、硒(Se)等的化合物和矿尘等 考点一 硫酸性质及应用 2.硫酸的工业制法 (2)常考问题 ①SO2进入催化反应室前净化、干燥的目的是_ _________________________________ _________________________________ ________________________________________。 ②工业生产SO2采用常压的原因：__________________________________________________。 ③用98.3%的浓硫酸吸收SO3而不用水的原因：___________________________。 ④可循环利用的物质： 。 混合气中除含有二氧化硫外，还含有多种杂质。这些杂质有的使催化剂中毒、失效，有的对反应设备有腐蚀作用，所以必须净化处理 常压下SO2的转化率已经很大，高压下SO2转化率提高不多，但成本大大增加 用水吸收SO3会产生大量酸雾 2SO2＋O2 2SO3 SO2 、O2、浓硫酸、通过废热锅炉回收能量，余热利用率达90-95% 二、 1. SO42-的检验 1、试剂：稀盐酸、氯化钡溶液 2、操作方法： 待测液 +稀盐酸 取清液 + BaCl2溶液 产生白色沉淀， 则原溶液中含SO42- 排除CO32-、SO32-、Ag+等干扰 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 注意：不能用HNO3酸化，SO32-、HSO3-等会被氧化为SO42- CO32－＋2H＋==CO2↑＋H2O SO32－＋2H＋==SO2↑＋H2O Ag＋＋Cl－==AgCl↓ Ba2＋＋SO42－==BaSO4↓。 19 1)试剂: 稀H2SO4和品红溶液 2)原理: SO32-＋2H＋= H2O＋SO2↑ SO2气体能使品红溶液褪色 注意:干扰性离子 2. SO32-的检验 加入BaCl2溶液生成白色沉淀 方法一： 方法二： SO32-+Ba2+=BaSO3↓ BaSO3 +2H+=SO2↑+ Ba2++H2O 加入盐酸，沉淀溶解并产生有刺激性气味的气体。 二、SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 HSO₃⁻ + H⁺ = SO₂↑ + H₂O 酸性：H₂SO₄＞H₂SO₃＞H₂CO₃ 二元弱酸 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 4. 有一瓶Na2SO3溶液 , 试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。 答案：取样品溶液于试管中 , 加入过量BaCl2溶液 , 过滤 , 然后向沉淀中滴入过量稀盐酸。 →若沉淀→若沉淀全部溶解，则Na2SO3未被氧化。 →若沉淀部分溶解，则Na2SO3部分被氧化。 一点也不溶解，则Na2SO3全部被氧化。 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 二、SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 ① 石膏(生石膏)：CaSO4•2H2O ② 熟石膏：2CaSO4•H2O 制模型 ③ 皓矾：ZnSO4•7H2O ④ 明矾：KAl(SO4)2•12H2O 净化水 ⑤ 绿矾：FeSO4•7H2O ⑥ 胆矾、蓝矾：CuSO4•5H2O ⑦ 重晶石：BaSO4 可调节水泥凝结时间 ⑧ 芒硝：Na2SO4•10H2O 不溶于水和酸，且不易被 X 射线透过，用作消化系统 X 射线检查的内服药剂，即“钡餐”；白色颜料 3. 常见的硫酸盐 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 2CaSO4·H2O＋3H2O===2(CaSO4·2H2O) 硫酸盐的溶解性 难溶：BaSO4、PbSO4 微溶：CaSO4、Ag2SO4 工业上生产胆矾时，一般不用铜和浓硫酸反应，而是先把铜在空中灼烧后，再与稀硫酸反应，目的是节约原料和防止污染。 五类硫的含氧酸 正 焦 过 代 连 正酸 系列 焦酸系列 过硫酸 硫代 硫酸 连酸系列 硫酸、亚硫酸、次硫酸 由两分子酸失去一分子水形成的化合物 分子中含有一个过氧键基本单元的化合物 分子中的一个氧原子被其硫原子取代后形成的化合物 含几个硫原子通过单键相结合的基本单元 【补充】常见的含硫化合物 4. 多硫含氧酸盐： 1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)， (1)物理性质：Na2S2O3·5H2O ，俗名大苏打、海波，它是无色透明的晶体，易溶于水。 (2)化学性质 (1)与酸反应生成单质硫, 放出SO2气体, 离子方程：_____________________。 (2)Na2S2O3是中等强度的还原剂，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化剂氧化，反应的化学方程式分别为：①_____________________________，此反应用于定量测定碘。 ②Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反应在纺织和造纸工业上作脱氯剂。 2Na2S2O3＋I2==Na2S4O6＋2NaI S2O32－＋2H＋==S↓＋SO2↑＋H2O 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 ③5Na2S2O3＋8KMnO4＋7H2SO4===8MnSO4＋5Na2SO4＋4K2SO4＋7H2O。 ③可与一些金属形成稳定的配离子，如)2]3－ (3)制备 ①硫化碱法，即Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液，然后通入SO2，发生的反应为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2SO3＋CO2。 ②亚硫酸钠法：即使沸腾的Na2SO3溶液同硫粉反应，其反应方程式Na2SO3＋SNa2S2O3。 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 2.过二硫酸钠(Na2S2O8) 过二硫酸钠中S为 价，其阴离子 结构中含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似，具有氧化性。过二硫酸钠不稳定，受热分解生成 、 和 。 3.连二亚硫酸钠(Na2S2O4) 俗称保险粉，能溶于冷水，在热水中分解，不溶于乙醇。 (1)还原性：其水溶液性质不稳定，有极强的还原性，能将I2、Cu2＋、Ag＋还原。暴露于空气中易吸收氧气而变质，在空气分析中常用来吸收空气中的氧气：2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO3＋NaHSO4。 (2)制备：在无氧条件下，用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。 ＋6 Na2SO4 SO3 O2 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 4.多硫含氧酸盐： 26 4．过二硫酸钠(Na2S2O8) Na2S2O8中看表现S元素的化合价好像为＋7价，实质上S的化合价依然是＋6价，其阴离子结构中含过氧键，其中2个O原子为－1价，其余6个O原子为－2价。 (1)不稳定性：受热分解 2Na2S2O82Na2SO4＋2SO3↑＋O2↑。 (2)氧化性：Na2S2O8中S元素的化合价是＋6价，其阴离子结构中含有1个过氧键(—O—O—)，性质与过氧化氢相似，具有氧化性。所以Na2S2O8是一种强氧化剂。例如 ＋8H2O ＋I2。 4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5) 白色或微黄结晶粉末，溶于水、甘油，微溶于乙醇。露置在空气中易被氧化成硫酸钠，与强酸接触放出二氧化硫而生成相应的盐类：Na2S2O5＋2HCl===2NaCl＋2SO2↑＋H2O。 S元素的化合价为＋4价，具有强还原性，如Na2S2O5＋2I2＋3H2O===2NaHSO4＋4HI。加热到150 ℃分解，通常用NaHSO3过饱和溶液结晶脱水制得，化学方程式____________________________ 2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 考点二 SO42-的检验 硫的复杂含氧酸盐 （1）物理性质： 无色无味油状液体、沸点高(难挥发)、易溶于水(溶于水放热) 表现 用途 铁罐或铝罐运输浓硫酸 对比还原性：HI>HBr>HCl 高沸点酸制低沸点酸制备易挥发性酸(HF、HCl等) 强酸制弱酸——实验室制SO2 ①吸水性 干燥剂 氧化非金属 竹器上作画 ③强氧化性 氧化金属 ②脱水性 常温下Fe、Al在浓硫酸中钝化 H2SO4(浓) + nH2O== H2SO4 ·nH2O 与还原性化合物反应 （2）特殊性质： ④高沸点难挥发性 ⑤强酸性 HCl+H2SO4(浓)==不反应 课堂小结 作者 (A) - D 学习评价 学习评价 D 学习评价 C 核心知识梳理 1.理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系 考点三 硫及其化合物的相互转化 例如：＋4价硫的化合物之间的转化 2.相同价态的含硫物质间的转化: 通过酸、碱反应实现的。 写出②、③、④反应的化学方程式： ② ； ③ ； ④ 。 H2SO3＋2NaOH===Na2SO3＋2H2O Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3 考点三 硫及其化合物的相互转化 例如：-2价硫的化合物之间的转化 ①写出硫氢化钠(NaHS)与NaOH反应的离子方程式：_______________。 ②写出NaHS与HCl反应的离子方程式：___________________。 HS－＋OH－=H2O＋S2－ HS－＋H＋=H2S↑ 2.相同价态的含硫物质间的转化: 通过酸、碱反应实现的。 考点三 硫及其化合物的相互转化 3.不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。 S S S S -2 0 +4 +6 低价态 高价态 加氧化剂 加还原剂 H2S FeS S SO2 H2SO3 H2SO4 考点三 硫及其化合物的相互转化 (2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的。 ①当硫元素的化合价升高或降低时，一般升高或降低到其相邻的价态，即台阶式升降，可用上图表示 如:含硫物质的连续氧化 足量O2 H2S S SO2 H2SO4 SO3 O2 O2 O2 O2 考点三 硫及其化合物的相互转化 2.掌握硫及其化合物之间的转化规律 ②当硫元素的高价态物质与低价态物质间反应时，一般生成中间价态物质，即发生归中反应，化合价只靠近不交叉。 遵循“高价＋低价→中间价” ╳ 考点三 硫及其化合物的相互转化 ③中间价态含硫物质发生氧化还原反应时化合价有升又有降，即发生歧化反应。 ④相邻价态的含硫物质间不发生氧化还原反应 如S和H2S、S和SO2、SO2和浓H2SO4之间不发生氧化还原反应。 如：3S＋6NaOH(浓)==2Na2S＋Na2SO3＋3H2O 0 -2 ＋4 3.硫及其重要化合物的转化关系 例题3、X为下列各选项物质，X不能满足如图转化关系的是(　　) A．H2S　 　B．N2 C．S D．NH3 【思考】中学阶段常见的符合 转化关系 IA IVA VA VIA 【答案】B 【答案】D S2O $