高中化学专题4第一单元第二课时硫酸的制备和性质讲义苏教版.docx
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高中化学专题4第一单元第二课时硫酸的制备和性质讲义苏教版
硫酸的制备和性质
1.SO2催化氧化反应的特点是什么?
写出反应的化学方程式。
提示:
可逆反应:
2SO2+O2
2SO3
2.稀硫酸具有哪些化学性质。
请写出下列化学方程式
(1)稀硫酸和锌反应。
(2)稀硫酸和Fe2O3反应。
(3)稀硫酸与Fe(OH)3反应。
(4)稀硫酸和BaCl2溶液反应。
(5)稀硫酸和Na2CO3反应。
提示:
(1)Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。
(2)Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O。
(3)2Fe(OH)3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+6H2O。
(4)BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl。
(5)Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O。
[新知探究]
探究 生产硫酸的两种方法
(1)古代采用加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)的方法制取硫酸。
(2)接触法制硫酸:
三原料
三设备
三阶段
三反应
硫磺或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸
沸腾炉
SO2的制取和净化
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
接触室
SO2氧化成SO3
2SO2+O2
2SO3
吸收塔
SO3的吸收
SO3+H2O===H2SO4
[成功体验]
1.在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室,按图所示密闭体系中气流的流向,则A处流出的气体为( )
A.SO2 B.SO3、O2
C.SO2、O2D.SO2、SO3
解析:
选C 进入热交换器预热的是SO2和O2的混合物,据此可排除A、B、D。
在预热过程中,混合气体虽具备了合成SO3的温度,但无催化剂,因此A处流出的气体中应无SO3,假若有反应“2SO2+O2===2SO3”微弱进行,从A处流出的气体应有三种,同样可排除B、D。
[新知探究]
探究1 填写下表空白,认识浓硫酸的物理性质
颜色
状态
沸点
挥发性
水溶性
无色
黏稠、油状液体
较高
难挥发
易溶
探究2 体会浓硫酸的特性和用途
(1)实验探究
实验操作
实现现象
实验结论
蓝色晶体变成白色粉末
浓H2SO4具有吸水性
①蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭②品红溶液褪色
浓硫酸具有脱水性,且能氧化碳单质,本身被还原
①铜片逐渐溶解②铜片表面有气泡产生③试管中溶液逐渐变蓝④品红溶液褪色
浓硫酸具有强氧化性
(2)浓硫酸的特性
①吸水性:
浓硫酸具有很强的吸水性,可用作干燥剂。
②脱水性:
将有机物中的H、O元素按原子个数比2∶1脱出。
③强氧化性:
(3)硫酸的用途
化肥、医药、农药的生产,金属矿石的处理,金属材料的表面清洗。
[必记结论]
(1)浓硫酸和稀硫酸的组成与性质的比较:
浓硫酸
稀硫酸
主要粒子
H2SO4分子
H+、SO
、H2O
颜色、状态
无色黏稠油状液体
无色液体
化学性质
三大特征:
(1)脱水性
(2)吸水性
(3)强氧化性
酸的五项通性:
(1)与酸、碱指示剂反应
(2)与活泼金属反应生成盐和氢气(3)与碱性氧化物反应生成盐和水(4)与某些盐反应生成新酸和新盐(5)与碱反应生成盐和水
(2)浓硫酸的吸水性是指H2SO4所具有的吸收游离水分的性能。
这里的游离水分包括空气中所含的水蒸气,物质中的湿存水及结晶水合物中的结晶水。
(3)浓硫酸的脱水性是指以2∶1的比例脱去有机物中的氢、氧原子,恰好符合水中氢、氧原子个数比,不是以分子的形式脱去。
(4)稀硫酸和浓硫酸的氧化性比较:
稀硫酸的氧化性
浓硫酸的氧化性
硫酸电离出的H+被还原为H2
指酸根部分的硫元素获得电子被还原,产物一般为SO2
[成功体验]
2.下列关于浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
解析:
选D A项浓硫酸具有脱水性使蔗糖炭化;B项浓H2SO4在加热时才可与铜片反应;C项浓H2SO4不能干燥NH3。
3.(好题共享·选自人教版教材P103·T1)把下列现象中硫酸所表现出来的性质填写在空白处。
(1)把锌粒放入稀硫酸中时,有气体放出。
________。
(2)盛有浓硫酸的烧杯敞口放置一段时间后,质量增加。
________。
(3)用玻璃棒蘸浓硫酸滴在纸上时,纸变黑。
________。
(4)把木炭放入热的浓硫酸中时,有气体放出。
____________。
(5)在常温下可以用铁、铝制容器盛装冷的浓硫酸。
____________。
答案:
(1)酸性
(2)吸水性 (3)脱水性(4)强氧化性 (5)强氧化性
———————————————[关键语句小结]————————————————
1.接触法制备硫酸口诀记忆:
硫酸制备三方法,反应原理三句话。
三大设备炉、室、塔,接触之前三除杂;生产过程三段分,依据原理来进行;主要设备各对应,化学反应三方程。
2.工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式:
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2;S+O2
SO2;2SO2+O2
2SO3;SO3+H2O===H2SO4。
3.稀硫酸具有酸的通性;浓硫酸具有三大特性:
吸水性、脱水性和强氧化性。
4.浓H2SO4在与Cu、C的反应中,作氧化剂,被还原为SO2,化学方程式为:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
物质与浓硫酸反应的情况
与浓H2SO4反应的物质
化学反应
反应规律
金属单质
Cu、Hg、Ag
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
2Ag+2H2SO4(浓)
Ag2SO4+SO2+2H2O↑
反应需要加热;氧化产物是硫酸盐,金属元素显高价;还原产物一般为SO2;浓硫酸既显氧化性,又显酸性;随着反应的进行,硫酸浓度变小,直至变为稀硫酸,反应停止
Al、Fe
常温下钝化,硫酸只显氧化性
随着反应的进行,硫酸的浓度变小,当变为稀硫酸时,再发生Fe3+与Fe的反应,随后Fe与H+反应生成H2
2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O↑
非金属单
质(C、S)
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2+2H2O↑
S+2H2SO4(浓)
3SO2↑+2H2O
反应需要加热;氧化产物是非金属氧化物;还原产物是SO2;浓H2SO4只显氧化性;与稀H2SO4不反应;N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被氧化
低价非金属
H2S+3H2SO4(浓)
S↓+SO2↑+2H2O
2HI+H2SO4(浓)===I2↓+SO2↑+2H2O
2HBr+H2SO4(浓)===Br2+SO2↑+2H2O4SO2↑+4H2O
还原产物一般为SO2;HF、HCl、H2O、NH3、CH4等不能被氧化
低价金属(有可变化合价)元素氧化物
2FeO+4H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
反应一般需要加热,氧化产物为硫酸盐;还原产物一般为SO2;浓H2SO4显氧化性、酸性;与稀H2SO4不发生氧化还原反应,发生复分解反应:
FeO+H2SO4===FeSO4+H2O
[例1] 下列叙述正确的是( )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与单质碳反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C.把足量铜粉投入到含H2SO42mol的浓硫酸中,得到气体体积标准状况下为22.4L
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化
解析:
选D A项,浓硫酸具有吸水性,但由于其具有强氧化性和酸性,故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(如NH3);B项,浓硫酸与S、C等非金属单质作用时,由于没有盐生成,故只显强氧化性;C项,Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当稀到一定程度变为稀硫酸时,反应自行停止,故产生的SO2不足22.4L;D项正确。
浓硫酸与非金属单质反应只显示氧化性,与金属单质反应既显示氧化性又显示酸性,因为产物中有硫酸盐产生。
1.下列有关浓硫酸的叙述正确的是( )
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在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2
C.浓硫酸具吸水性,可以干燥NH3、H2等气体
D.浓硫酸是不挥发性强酸,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 浓硫酸与金属反应的还原产物均是SO2,B项错误;浓硫酸可与NH3反应,故不能干燥NH3,C项错误;H2S有还原性,浓硫酸会氧化H2S气体,D项错误。
[例2] 下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中,正确的是( )
A.常温时都能与铁发生反应,放出气体
B.加热时都能与铜发生反应
C.都能作为气体干燥剂
D.硫元素的化合价都是+6价
解析:
选D 常温时浓硫酸使铁钝化;铜与稀硫酸常温和加热时都不反应;浓硫酸有吸水性可以作干燥剂,稀硫酸不能作干燥剂。
浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法
现象
浓H2SO4
稀H2SO4
物理性质
加入水中
放出大量热
无明显现象
观状态
黏稠状液体
黏稠度较小的液体
密度
用手掂分量:
浓H2SO4密度较大,相同体积时,浓H2SO4质量大很多
续表
现象
浓H2SO4
稀H2SO4
化学性质
铁片
因铁被钝化无明显现象
产生大量气泡
铜片(加热)
有气泡产生,溶液变蓝
无明显现象
白纸
立即变黑
无明显现象
胆矾
蓝色变为白色
无颜色变化
2.区别浓硫酸和稀硫酸,既简单又可靠的方法是( )
A.各取少许溶液分别放铜片
B.分别与石蕊试液作用
C.用玻璃棒各蘸取少许涂在纸上
D.各取少许溶液分别放入铝片
解析:
选C 区别浓、稀硫酸,既简单又可靠的办法是应用浓硫酸的脱水性,将其涂在纸上,浓硫酸会使纸炭化而发黑。
[课堂双基落实]
1.在下图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是( )
A.①中苹果块会干瘪
B.②中胆矾晶体表现有“白斑”
C.③中小试管内有晶体析出
D.④中pH试纸变红
解析:
选D 浓硫酸具有吸水性,能够吸收空气中的水蒸气。
苹果块中散发的水分、胆矾风化产生的水、饱和KNO3溶液挥发产生的水分都被浓硫酸吸收,从而导致苹果块变干瘪、胆矾表面失水而出现不带结晶水的无水CuSO4,饱和KNO3溶液失水而有晶体析出,浓硫酸中不能电离出H+,因此pH试纸不会变红,但会被炭化而变黑。
2.浓硫酸和2mol·L-1的稀硫酸,在实验室中敞口放置。
它们的质量和放置天数的关系如图。
分析a、b曲线变化的原因是( )
A.a升华、b冷凝 B.a蒸发、b吸水
C.a蒸发、b潮解D.a冷凝、b吸水
解析:
选B 在两种溶液中都存在吸水与水分的蒸发两个过程,只不过在浓H2SO4中以吸收水分为主,溶液质量增加;而2mol·L-1稀H2SO4中以水分蒸发为主,质量减小。
3.常温下,可以用铁或铝制的容器贮存浓硫酸,下列叙述中,错误的是( )
A.常温下,浓硫酸与铁、铝不反应
B.贮存浓硫酸的容器要密封,因为浓硫酸容易吸收空气中的水蒸气
C.贮存浓硫酸的容器应远离热源
D.常温下,浓硫酸可以使铁或铝钝化,生成一层致密的氧化膜,阻止了反应的继续进行
解析:
选A 常温下,浓硫酸可在Fe、Al等金属表面生成一层致密的氧化物薄膜,体现其强氧化性。
4.下列变化中能证明硫酸中硫元素显氧化性的是( )
A.稀硫酸使紫色石蕊试液变红
B.稀硫酸与锌反应制取氢气
C.浓硫酸与木炭反应生成二氧化硫
D.稀硫酸与纯碱反应
解析:
选C B中体现了H+的氧化性,A、D为非氧化还原反应,C中S元素的化合价由+6价降到+4价,体现了S元素的氧化性。
5.某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时,设计如下几种实验方案:
操作
结论
甲
将两支火柴梗分别插入两种溶液中
能使之变黑者为浓硫酸
乙
两种溶液中分别加入一块金属铝片
能产生刺激性气味者为浓硫酸
丙
将两种溶液分别加入到盛水的试管中
能放出大量热者为浓硫酸
丁
用湿润蓝色石蕊试纸靠近两种溶液的瓶口
试纸变红者为浓硫酸
戊
将两种溶液分别加到CuSO4·5H2O晶体中
使晶体变白者为浓硫酸
(1)其中可行的是________(填序号)。
(2)其中一个稍作改进就能成为可行的是_______________________________,
改进方法是_____________________________________________________。
(3)完全错误的是________,因为__________________________________。
(4)请给出另外两种鉴别方法:
操作
根据现象得出的结论
A
B
解析:
浓硫酸具有脱水性、吸水性,可使火柴梗变黑、CuSO4·5H2O晶体变白,稀硫酸不具有此性质;浓硫酸溶于水放出大量的热,稀硫酸不具有此性质,甲、丙、戊可鉴别浓硫酸和稀硫酸。
铝在常温下遇浓硫酸发生钝化,但加热可与之反应产生二氧化硫。
答案:
(1)甲丙戊
(2)乙 加热
(3)丁 硫酸是高沸点酸,难挥发
(4)下列任意两种(或其他可行方案)均可:
操作
根据现象得出结论
滴加到浓盐酸中
产生白雾的是浓硫酸
加入铝片
常温下反应的是稀硫酸,不反应的是浓硫酸
加入木炭,加热
产生刺激性气味气体的是浓硫酸
称量相同体积的酸
质量大的是浓硫酸
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- 高中化学 专题 第一 单元 第二 课时 硫酸 制备 性质 讲义 苏教版