资源简介

第2课时 硫 酸
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：硫酸有哪些物理性质、化学性质？
[例题1] 向浓盐酸中加入浓硫酸会产生大量白雾，下列关于原因的分析正确的是(　 )
①浓硫酸具有脱水性　②浓硫酸具有吸水性　③浓硫酸具有强氧化性　④盐酸具有挥发性　⑤盐酸具有还原性　 ⑥气态物质的溶解度随温度的升高而降低
A．①③⑥ B．②④⑥ 　C．③⑤⑥ D．②③④⑤
[答案]：B
[例题2]浓硫酸与下列物质作用时，只表现强氧化性的是(　　)
A．蓝色硫酸铜晶体 B．木材炭化　 C．红热木炭 D．氧化铝
[答案]：C
[归纳总结]
(一)硫酸的物理性质：
纯硫酸是 色 液体， 溶于水，能以任意比与水混溶，溶于水时 大量的热。浓硫酸的密度 水，沸点 ， 挥发。
(二)硫酸的化学性质：
1．稀硫酸具有酸的通性。写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式：
(1)铁：________________________________________；
(2)MgO：______________________________________；
(3)Ba(OH)2：___________________________________；
(4)Na2SO3：____________________________________；
(5)BaCl2：_____________________________________；
2.浓H2S04的特性:
①吸水性：浓H2S04可 水分子，可做 剂，可用浓H2S04干燥的气体主要有 。
②脱水性：浓H2S04可使有机物中的 以水的组成从有机物分子中“脱离”出来而被其吸收。
浓H2S04对有机物有强烈的腐蚀性，当不慎在皮肤上沾上浓H2S04时应 立即用大量的
冲洗。
③强氧化性：浓H2SO4的氧化性是分子中+6价的硫元素表现的，浓H2S04的还原产物一般为 。
与金属反应：除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与H2S04作用，与Cu反应的化学方程式： 。
b.常温下，浓H2S04可使Fe和Al ，因此可用铁或铝的容器贮存浓H2S04 。
c.与非金属反应(与C或S)： ，
d.与某些还原性的化合物反应： H2S、HBr、HI都可被浓H2S04 ，故不可用H2S04干燥。
练习1(2021江苏高考）．下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置不能达到实验目的的是
A．用装置甲除去废铜屑表面的油污 B．用装置乙溶解废铜屑
C．用装置丙过滤得到CuSO4溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得CuSO4·5H2O
[答案]：D
[例题3]工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔。下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
请回答下列问题：
(1)写出沸腾炉内煅烧硫铁矿的反应方程式：____________________________________。
(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的_______________________、_____________________。
(3)从乙装置中出来的气体有__________________________________________________。
(4)丙装置的作用为______________________，丁中的现象为________________。
(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是__________________________________________。
[答案]　(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　 (2)接触室　吸收塔　 (3)SO2、O2、SO3
(4)吸收SO3　 有酸雾产生　 (5)缺少尾气吸收装置
[归纳总结]
目前工业上主要采用接触发制硫酸.接触法制备硫酸的工艺包含三个步骤：
流程 设备 反应
[问题1] 为了防止形成酸雾，提高SO3的吸收率，常用什么来吸收SO3得到发烟硫酸？
活动二：重难点突破(用“变化”思想理解金属与浓H2SO4的反应）
1．将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L－1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 16.8 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释到1 L，测得溶液的pH＝0，则下列叙述中错误的是(　　)
A．气体A为SO2和H2的混合物
B．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
C．反应中共消耗锌95.5 g
D．反应中共转移电子1.5 mol
[解析]　浓H2SO4与Zn反应，最初产生SO2，浓硫酸变为稀硫酸后产生H2，A项正确；本题涉及Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O和Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。根据题意，反应后剩余的H＋的物质的量为1 mol，即剩余H2SO4 0.5 mol，消耗的H2SO4是1.85 mol－0.5 mol＝1.35 mol，生成的气体是0.75 mol。则有，解得n(SO2)＝0.6 mol，n(H2)＝0.15 mol，B项正确；m(Zn)＝0.75 mol×65 g·mol－1＝48.75 g，C项错误；反应共转移电子为0.75 mol×2＝1.5 mol，D项正确。
[答案]　C
2．某化学兴趣小组的同学将一定量的铁与浓硫酸加热，发现铁完全溶解，并产生大量的气体X。该兴趣小组同学欲通过实验探究气体X的成分。
Ⅰ．提出假设
(1)甲同学认为气体X为SO2。
(2)乙同学认为气体X为H2。
(3)丙同学认为气体X为________________________。
Ⅱ．设计实验
兴趣小组的同学设计了如图所示实验装置对气体成分进行验证，请按要求填写表格。
实验现象 实验结论
(1) C中酸性高锰酸钾溶液颜色________ 证明气体X中含有________
(2) E中粉末________，F中固体________ 证明气体X中含有H2
根据上述实验现象，可知X的成分为_________________________。
Ⅲ．思考与讨论
(1)若混合气体中含有H2，则生成H2的理论依据是________________________________。
(2)如果去掉装置D，还能否根据F中的现象判断得出结论。________(填“能”或“不能”)，原因是________________________________________________________________________。
[解析]　浓硫酸和铁在加热条件下反应的过程中，随着反应的进行，硫酸浓度变小，稀硫酸与铁反应生成了H2，所以X为H2和SO2的混合气体。验证SO2需要用酸性高锰酸钾溶液或品红溶液；验证H2一般利用它与CuO反应生成水。
[答案]　Ⅰ.(3)H2和SO2的混合气体 Ⅱ.(1)变浅 　SO2
(2)由黑色变成红色 　由白色变成蓝色 　H2和SO2的混合气体
Ⅲ.(1)随着反应的进行，硫酸的浓度变小，铁与稀硫酸反应生成氢气
(2)不能　 因为混合气体中可能含水蒸气，会干扰H2的检验
典例简析
1．化学反应中绚丽的颜色变化往往展现了化学的神奇，体现了化学之美。下列变化中的a、b、c、d可以是混合物。下列关于物质类别或者反应类型的叙述一定正确的是(　　)
A．变化①一定不属于氧化还原反应
B．变化②得到的白色沉淀一定是硫酸盐
C．物质c中一定不能含有铁红或磁性氧化铁
D．物质d可能是某有机物的水溶液
[解析]　变化①中若a是Cu(OH)2、CuO、Cu2(OH)2CO3，则反应为非氧化还原反应，若a是Cu2O或Cu和O2或Cu和H2O2等时，则变化①属于氧化还原反应，故A项错误；与稀硫酸反应得到的白色沉淀可能是由SO引起的，也可能是由H＋引起的，若是SO引起的，则白色沉淀是硫酸盐，若是H＋引起的，则白色沉淀可以是Al(OH)3，故B项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，若再加入还原剂铁单质就可以变成浅绿色，即c可以为铁红和铁的混合物或者磁性氧化铁和铁的混合物，C项错误；遇到稀硫酸变红色的可以是石蕊溶液，石蕊属于有机物，D项正确。
[答案]　D
2．某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。
(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质，其化学式为________和________，原因是_____________________________________________________________________________。
(2)为验证气体成分，兴趣小组同学设计了下图所示装置进行了实验探究。
①为验证并吸收SO2，装置B中加入的试剂为________，装置C中品红溶液的作用是__________________________________________。
②装置D中加入的试剂为___________________________________；
③装置G中可能出现的现象为_________________________________________________；
④装置H的作用为___________________________________________________________。
(3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。
①能验证SO2具有氧化性的实验现象为_________________________________________；
②为验证SO2的还原性，取试管b中充分反应后的溶液分成三份，分别进行如下实验：
方案Ⅰ：向第一份溶液加入品红溶液，红色褪去
方案Ⅱ：向第二份溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀
方案Ⅲ：向第三份溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成
上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；试管b中发生反应的离子方程式为____________________________________________________________。
[解析]　(1)铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气，故制得的SO2中可能混有的杂质为CO2和H2。
(2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2，若SO2被吸收完全，装置C中品红溶液不褪色；②装置D中加入澄清石灰水，可检验气体中是否有CO2；③装置E中浓硫酸可干燥气体，装置F中CuO与H2反应生成H2O，G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色；④装置H装有干燥剂，其作用为防止空气中的水蒸气进入干燥管而影响H2的检验。
(3)①Na2S和SO2发生氧化还原反应生成S，故试管a中有淡黄色沉淀生成；②方案Ⅱ合理，SO2被氧化生成SO，和Ba2＋反应生成白色沉淀，据此能证明SO2的还原性，试管b中发生反应的离子方程式为Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO。
[答案]　(1)CO2　 H2　 铁钉中含有的C在加热条件下会和浓硫酸反应生成CO2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气
(2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可)　验证SO2是否吸收完全
②澄清石灰水
③无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中的水蒸气进入干燥管而影响H2的检验
(3)①试管a中有淡黄色沉淀生成
②Ⅱ　 Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
问题2．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要视角。硫及其化合物与价态变化为坐标的二维转化关系如图所示。
回答下列问题：
(1)图中X的电子式为________；其水溶液在空气中放置易变浑浊，写出反应的化学方程式：_________________________________________________。
该变化说明S的非金属性比O的________(填“强”或“弱”)。
(2)下列物质用于Na2S2O3制备，从氧化还原反应的角度，理论上有可能的是________(填字母)。
a．Na2S＋S b．Z＋S
c．Na2SO3＋Y d．NaHS＋NaHSO3
(3)治理含CO、SO2的烟道气，以Fe2O3为催化剂，将CO、SO2在380 ℃时转化为S和一种无毒气体，写出该反应的化学方程式：________________________。
[解析]　(1)X为H2S，S原子最外层有6个电子，能与2个H原子形成共价键，其电子式为；H2S水溶液在空气中变浑浊是因为被氧气氧化为S，反应的化学方程式为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，所以S的非金属性比O的弱。(2)Na2S2O3中S为＋2价，根据氧化还原反应的规律，反应物中S元素化合价必须分别大于＋2价和小于＋2价，a中S的化合价都小于＋2价，c中S的化合价都大于＋2价，b、d符合题意。(3)根据题意，CO与SO2反应生成S和无毒的CO2气体。
[答案]　(1) 　 2H2S＋O2===2S↓＋2H2O　 弱
(2)bd　 　(3)2CO＋SO2S＋2CO2
活动三：巩固提升
1．某同学设想用如图装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到目的的是(　　)
选项 A B C D
实验目的 吸水性 脱水性 溶解放热 强氧化性
实验装置
2．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．浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋S3SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性
C．把足量的铜粉投入到只含H2SO4 2 mol的浓硫酸中，加热，得到的气体体积在标准状况下为22.4 L
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
3．(2021·四川成都七中检测)已知① 2H2S＋SO2===3S＋2H2O
② S＋2H2SO4(浓) 3SO2↑＋2H2O
③ 3S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O
则下列说法正确的是(　　)
A．①说明SO2能与酸反应，故SO2具有碱性氧化物的通性
B．②若改用稀硫酸，则放出H2
C．②和③说明硫具有两性元素的性质
D．上述反应说明硫既有氧化性又有还原性
4．(2021·辽宁大连八中检测)下列有关硫及其化合物的说法正确的是(　　)
A．SO2、H2SO3均具有还原性，故浓H2SO4均能氧化SO2和H2SO3
B．H2S与浓H2SO4在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C．单质氧化物酸或碱盐，能按上述转化关系直接转化的可以是硫元素
D．硫黄制备硫酸经历两步：SSO3H2SO4
5．(2020·广东顺德四模)蔗糖与浓硫酸反应的探究实验改进装置如图所示，该实验设计更加体现了“绿色”“微型”的特点。下列说法正确的是(　　)
A．该实验体现了浓硫酸的脱水性、酸性和强氧化性
B．反应中，品红褪色，加热后又恢复红色
C．紫色石蕊先变红后褪色
D．该装置无法证明二氧化硫具有氧化性
6．(2021·安徽江淮联考)木炭在加热时可与浓硫酸发生反应：2H2SO4(浓)＋CCO2↑＋2SO2↑＋2H2O，为了验证该反应的所有产物，设计装置如图所示(夹持装置和加热装置略)。下列有关说法错误的是(　　)
A．装置B中所盛试剂为无水硫酸铜，目的是检验有无水生成，水只能放在第一步检验
B．为检验有无SO2，装置C中试剂可以是品红或溴水，这两种试剂的检验都利用了SO2的漂白性
C．装置D中试剂可以是酸性KMnO4，目的是除SO2，此反应体现了SO2的还原性
D．装置E中品红是检验SO2是否被除尽，装置F中澄清石灰水是为了检验有无CO2
7．(2021·辽宁沈阳六校联考)实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是(　　)
A．装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，体现了二氧化硫的还原性
B．实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液以检验生成的Fe3＋
C．装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性
D．实验时将导管a插入浓硫酸中，可防止装置B中的溶液倒吸
8．(2018·全国卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O，M＝248 g·mol－1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：
已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaS2O3)＝4.1×10－5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：
试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤 现象
①取少量样品，加入除氧蒸馏水 ②固体完全溶解得无色澄清溶液
③________ ④________，有刺激性气体产生
⑤静置，________ ⑥________
[参考答案]：
1．D
解析：A项中由于分子是在不断运动的，故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收，导致左侧烧杯中的水不断挥发，最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量；B项中滤纸沾上浓硫酸后，很快会因脱水而变黑；C项中浓硫酸滴到小试管内的水中，放出的热量会使锥形瓶内压强增大，U形管内液面出现左低右高的现象；D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应，无法判断浓硫酸是否表现出强氧化性。
2．D
解析：A．浓硫酸不能干燥NH3；B.浓硫酸与硫反应时，浓硫酸只表现强氧化性；C.随着反应的进行当浓硫酸变为稀硫酸时不再与铜粉反应，故得到标准状况下的气体体积小于22.4 L；D.常温下，铁、铝遇浓硫酸发生钝化。
3．D　
解析：①是氧化还原反应，SO2表现氧化性，A项错误；②稀硫酸与S不发生反应，B项错误；②和③均为氧化还原反应，②中S作还原剂，表现还原性，③中S既是氧化剂又是还原剂，表现氧化性和还原性，C项错误，D项正确。
4．C　
解析：浓硫酸中S显＋6价，SO2和H2SO3中S显＋4价，＋4和＋6价S处于相邻价态，不发生氧化还原反应，A项错误；H2S和浓硫酸发生氧化还原反应，氧化产物可能是S、SO2等，B项错误；S与O2反应生成SO2，SO2与水反应生成H2SO3，可实现上述转化，C项正确；S与O2点燃生成SO2，不能直接生成SO3，D项错误。
5、B　
解析：浓硫酸使蔗糖脱水碳化，同时放出大量的热，生成的碳再与浓硫酸发生反应生成SO2、CO2和H2O，体现浓硫酸的脱水性和强氧化性，A项错误；左侧试管中反应产生SO2，并与品红化合生成无色物质而褪色，加热后无色物质分解，释放出SO2，溶液重新变红，B项正确；SO2只能使紫色石蕊试液变红，但不能使其褪色，C项错误；Na2S溶液中若出现淡黄色浑浊，说明有单质硫生成，体现SO2的氧化性，D项错误。
6．B　
解析：木炭与浓硫酸在加热时反应生成SO2、CO2和H2O(g)，检验所有产物，要在B中盛有无水硫酸铜，先检验反应生成的H2O(g)，A项正确；SO2使品红溶液褪色是利用了其漂白性，使溴水褪色则体现其还原性，B项错误；装置C中盛有品红，用于检验SO2，装置D中盛有酸性KMnO4溶液，用于除去SO2，发生氧化还原反应，体现SO2的还原性，C项正确；装置E中品红用于检验SO2是否被D中酸性KMnO4溶液全部除尽，F中盛有澄清石灰水，用于检验生成的CO2，若E中品红不褪色，F中石灰水变浑浊，证明反应生成了CO2，D项正确。
7．B　
解析：B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，其原因是SO2被酸性KMnO4溶液氧化成SO42-，MnO4-被还原为Mn2＋，SO2作还原剂，体现其还原性，A项正确；Fe与浓硫酸在加热时反应生成FeSO4，滴加KSCN溶液不能检验生成的Fe2＋，B项错误；D中品红溶液褪色，加热后品红溶液又重新变为红色，证明SO2的漂白性是暂时的、可逆的，C项正确；装置A中导管a插入浓硫酸中，并与大气相通，可保持装置内外压强平衡，有效防止装置B中的溶液倒吸入装置A，D项正确。
8．③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊 ⑤(吸)取少量上层清液，滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
解析：欲检验市售Na2S2O3中是否含有SO，应先取少量样品，加入除氧蒸馏水，固体完全溶解得澄清溶液，向其中加入过量稀盐酸，使S2O完全反应(S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O)，以避免生成BaS2O3沉淀，对检验产生干扰，产生的现象是出现乳黄色浑浊，并有刺激性气味的气体产生，静置后，取上层清液，向其中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀即可说明市售Na2S2O3中含有SO。
二、教学建议
1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，而是把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。
2．帮助学生从不同角度理解和掌握硫酸工业制法的原理及流程，培养学生学会自主构建关于硫酸性质的知识体系。
3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。
4．在对硫酸性质的复习时，要重视其在生产和生活中的应用。
三、情境素材
1．铅蓄电池中硫酸的作用
铅蓄电池中硫酸和金属形成原电池，使电子定向移动，形成电流。它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用22～28％的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。
放电时，电极反应为：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负极反应： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
总反应： PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
充电时，如果接反，“烧”的原理是，上面这个化学方程式中，“充电”反应不能按理论进行，倒置电池中的的材料不能循环利用，就“烧”坏了。
2．浓硫酸在有机反应中主要表现三个方面的作用，即催化作用，吸水作用和脱水作用。
浓硫酸在有机反应中常用作催化剂
(1)乙醇脱水制乙烯(或制乙醚)(作催化剂兼作脱水剂，用多量浓硫酸)
(2)苯的硝化反应(硫酸作催化剂也起吸水作用，用浓硫酸)
(3)酯化反应(硫酸作催化剂和吸水剂，用浓硫酸)
(4)酯水解时硫酸作催化剂，用稀硫酸 1:5，淀粉水解用20％稀硫酸催化，纤维素水解用90％的稀硫酸作催化剂。
这些反应中，浓硫酸都起了催化作用，但还利用了浓硫酸的吸水性或脱水性。究竟是利用了浓硫酸的吸水性还是脱水性？有较多的同学在回答此问题时常常张冠李戴，混淆不清。实际上在有水生成的有机反应中，使用浓硫酸，若只有一种有机物参加反应，浓硫酸的作用是使有机反应物中的氢和氧按照2:1的组成(HO2)脱去，表现了浓硫酸的脱水性。若是两种有机物相互反应，则浓硫酸的作用应是吸收两种有机物反应生成的水使之变成一系列的硫酸水合物，H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、从而表现了浓硫酸的吸水性。显然，用乙醇制乙烯是利用了浓硫酸的脱水性。乙酸和乙醇的酯化及苯与浓硝酸的硝化是利用了浓硫酸的吸水性。从而减小生成物水的浓度，促使反应分别朝着酯化和硝化的反应方向进行。
口诀：有水吸水、无水脱水、一种脱水、两种吸水。
(
9
)

展开更多......

收起↑