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(共69张PPT)
第五章　化工生产中的
重要非金属元素
硫酸和硫酸根离子的检验　不同价态含硫物质的转化
第2课时
第一节　硫及其化合物
学习目标
1.通过硫酸性质的学习,能从物质类别和硫元素化合价的角度描述硫酸的性质并用化学方程式表示。
2.通过实验探究浓硫酸的性质,能辨析其吸水性、脱水性和强氧化性,能设计实验进行硫酸根离子的检验。
3.通过认识自然界中常见的含硫物质,能解释含硫物质在自然界中的存在与转化,能设计实验实现含硫化合物的转化。
『自主梳理』
学习任务1　认识硫酸的性质
1.硫酸的工业制法
(1)流程。
(2)原理。
①制气: 或 。
②接触氧化: 。
③吸收: 。
2.硫酸的物理性质
纯净的硫酸是无色 状液体,密度比水大,能与水以任意比互溶,沸点高,难挥发。浓硫酸稀释的方法是
。
油
将浓硫酸沿器壁慢慢注入
水中,并用玻璃棒不断搅拌
3.硫酸的化学性质
(1)稀硫酸的酸性。
硫酸在水里很容易电离出 ,具有 ,能使紫色石蕊溶液显 ,以下为相关反应的离子方程式。
①和活泼金属(如Fe)反应: 。
②和金属氧化物(如MgO)反应: 。
③和碱[如Mg(OH)2]反应: 。
④和盐(如Na2CO3)反应: 。
氢离子
酸性
红色
实验 操作
实验 现象 a.蔗糖逐渐变黑;
b.蔗糖体积膨胀,形成黑色、疏松多孔的海绵状的固体,并放出有刺激性气味的气体
实验 结论 a.浓硫酸具有 ;
b.浓硫酸具有 ,能将蔗糖炭化生成的碳单质氧化为CO2,自身被还原为SO2
(2)浓硫酸的特性。
①实验探究。
[浓硫酸与蔗糖]
脱水性
强氧化性
实验 操作
实验 现象 e试管中铜丝表面 ,有 生成;
f试管中的品红溶液逐渐变为 ;
将e试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈
实验 结论 Cu和浓硫酸反应的化学方程式为

[实验5-3]
变黑
气泡
无色
蓝色
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
②浓硫酸的三大特性。
a.吸水性:浓硫酸能吸收存在于周围环境中的 ,以及混在气体中的水分子,故常用作 。
b.脱水性:浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机化合物中的
按 的组成比脱去。
c.强氧化性:浓硫酸的还原产物一般为SO2。
水分
干燥剂
氢和氧
水
钝化
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
致密
氧化膜
C+2H2SO4(浓) CO2↑+
2SO2↑+2H2O
HBr、HI、H2S
4.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于生产化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
『互动探究』
探究　辨析硫酸的性质
无水硫酸铜为白色或灰白色粉末,吸水性很强,吸水后反应生成蓝色的五水合硫酸铜晶体。
问题1:利用铜和浓硫酸在加热条件下可制备 CuSO4溶液,该反应中硫酸表现什么性质 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
提示:酸性和(强)氧化性;不能。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。
问题2:Cu和浓硫酸的实验中为何要静置冷却后再将试管里的溶液慢慢倒入水中观察
提示:反应后浓硫酸过量,水很少,蓝色不宜显现,若将水加入浓硫酸中则可能会因浓硫酸稀释放热而沸腾,导致液体飞溅。
问题3:工业上常将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液。写出此过程中发生的主要反应的化学方程式并分析硫酸表现的性质。
问题4:以上两种制备方法哪种好 说明原因。
提示:第二种方法好。第二种方法消耗的硫酸少,节约能源;第一种方法生成SO2,会造成大气污染。
浓、稀硫酸氧化性的差异及与金属反应的规律
(1)两者氧化性的差异。
①稀硫酸表现出的氧化性是由于活泼金属单质与H2SO4电离出来的氢离子反应所致,是一般酸共有的性质。
②浓硫酸的强氧化性是由+6价的硫所引起的,在一定条件下,浓硫酸能跟大多数金属或非金属反应,还原产物为二氧化硫,无氢气产生。
归
纳
拓
展
(2)两者与金属反应的规律。
①与活泼金属反应:硫酸表现氧化性和酸性,硫酸浓度较高时产生SO2,随反应进行,硫酸浓度降低,产生H2。
②与不活泼金属反应:硫酸表现氧化性和酸性,硫酸浓度较高时产生SO2,随反应进行,硫酸浓度降低,反应停止。
③与Fe、Al反应:常温下浓硫酸使Fe、Al钝化,产生的致密的氧化物薄膜会阻止反应进一步进行;在加热条件下,反应正常进行;浓硫酸将Fe氧化为Fe3+。
『题组例练』
题点一　浓硫酸的性质
1.用如图所示装置进行下列实验:将①中的浓硫酸滴入②中,预测的现象与结论相符的是(　　)
A.若②中为浓盐酸,产生大量气体:说明硫酸的酸性比盐酸的强
B.若②中为铜片,有气泡产生,底部生成灰白色固体:说明浓硫酸有强氧化性
C.若②中为蓝色硫酸铜晶体,蓝色晶体变为白色:说明浓硫酸有吸水性,发生物理变化
D.若②中为蔗糖,白色固体变为黑色海绵状,有气体放出:说明浓硫酸有脱水性、强氧化性
D
解析:浓硫酸具有吸水性,浓盐酸具有挥发性,浓硫酸吸收浓盐酸中的水分导致浓盐酸浓度增大而加快其挥发,实验体现了浓盐酸的挥发性和浓硫酸的吸水性,A错误;常温下浓硫酸和Cu不反应,没有明显现象,B错误;浓硫酸具有吸水性,能吸收硫酸铜晶体中的结晶水,使其变为无水硫酸铜,固体由蓝色变为白色,属于化学变化,C错误;浓硫酸能将有机化合物中的氢、氧元素以水的形式脱去而体现脱水性,还能将蔗糖脱水后形成的碳单质氧化为CO2,同时浓硫酸被还原为SO2,体现了浓硫酸的强氧化性,D正确。
2.现有两瓶无色溶液,分别是稀硫酸和浓硫酸。下列方法不能将它们鉴别出来的是(　　)
A.分别取少量两种溶液加水稀释,比较溶液的温度变化
B.分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张是否变黑
C.分别取少量两种溶液滴加BaCl2溶液,观察是否产生白色沉淀
D.分别取足量两种溶液,向其中加入铁片,一段时间后观察铁片是否溶解
C
解析:浓硫酸溶于水会放出大量热使溶液温度升高,而稀硫酸溶于水,没有明显的热量变化,温度几乎不变,A不符合题意;浓硫酸具有脱水性,能够使有机物脱水炭化,而稀硫酸不具有脱水性,B不符合题意;两者都会与BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀,C符合题意;在室温下铁遇浓硫酸会发生钝化,不能进一步反应,而铁加入稀硫酸中,会发生反应使铁片溶解,溶液变为浅绿色,同时产生气泡,两者现象不同,可以鉴别,D不符合题意。
浓硫酸的吸水性和脱水性
(1)吸水性是被干燥物质本身含有的水分子被浓硫酸吸收(包括结晶水和自由水),可能是物理变化,也可能是化学变化。如浓硫酸吸收CuSO4·5H2O晶体中的结晶水是化学变化。
浓硫酸具有吸水性,可用作干燥剂:①能干燥酸性、中性气体,如Cl2、SO2、O2、H2等;
②不能干燥碱性气体和还原性气体,如不能干燥NH3、H2S、HI等。
(2)脱水性是被脱水物质本身没有水分子,但含有氢元素和氧元素,被浓硫酸按水的组成比脱去(如浓硫酸与蔗糖反应),属于化学变化。
思维建模
题点二　浓硫酸与金属的反应规律
3.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列说法不合理的是(　　)
A.上下移动①中铜丝可控制SO2的量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
D
解析:当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当往上抽动铜丝时,铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故可通过上下移动①中铜丝控制产生SO2的量,A合理;SO2具有漂白性,可用品红溶液验证SO2的生成,B合理;SO2为酸性气体,具有污染性,能与碱发生反应,故可用NaOH溶液吸收多余的SO2,C合理;浓硫酸过量,试管中有剩余的浓硫酸,应将反应后的混合液慢慢加入水中,否则易导致溶液暴沸喷出试管而发生危险,D不合理。
4.取100 mL 18.3 mol·L-1H2SO4溶液与Zn反应,当Zn完全溶解时,生成的气体(可使品红溶液褪色)在标准状况下的体积为22.4 L。将所得的溶液稀释成1 L,测得溶液中H+的浓度为1 mol·L-1,则所生成的气体中SO2与H2的体积比约为(　　)
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1
A
学习任务2　探究硫酸根离子的检验
『自主梳理』
1.硫酸根离子检验的实验探究
实验操作
实验现象 ,加入稀盐酸后 　 ,加入稀盐酸后 ,加入稀盐酸后

实验结论 与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的 ,离子方程式: 与Ba2+反应生成的 ,可溶于稀盐酸
生成白色沉淀
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀
溶解,有气泡产生
白色BaSO4沉淀
白色BaCO3沉淀
(2)理论解释。
①先加稀盐酸的目的是排除 、 、 等的干扰。
2.检验硫酸根离子的正确操作及解释
白色
Ag+
目标产物 可溶性杂质离子 除杂试剂
NaCl Ca2+、Mg2+、

3.硫酸根离子检验的应用——粗盐除杂
(1)试剂。
Na2CO3溶液、NaOH溶液、
BaCl2溶液、稀盐酸
(2)试剂加入的顺序。
为使杂质离子完全除去,通常加入试剂及顺序有如下三种。
① →NaOH溶液→ →稀盐酸。
②NaOH溶液→ → →稀盐酸。
③ → → →稀盐酸。
总结:为保障杂质离子完全除去,只要 在
之后加入即可。
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
NaOH溶液
碳酸钠溶液
氯化钡溶液
『互动探究』
问题1:你认为甲、乙两名同学所设计的实验方案是否严谨 并说明理由。
问题2:如果你认为甲、乙两名同学所设计的实验方案均不严谨,请你设计一个合理的实验方案。
归
纳
拓
展
『题组例练』
1.为除去食盐中少量的 而又不引入新的杂质离子,应依次加入的溶液中溶质为(　　)
A.BaCl2、Na2CO3
B.Na2CO3、BaCl2
C.BaCl2、Na2CO3、HCl
D.Ba(NO3)2、Na2CO3、HCl
C
解析:先加BaCl2溶液可以除去硫酸根离子,后加Na2CO3溶液可除去过量钡离子,但是过量的碳酸根离子无法除去,A错误;先加Na2CO3溶液无明显变化,后加BaCl2溶液可以除去硫酸根离子和碳酸根离子,但是过量的钡离子无法除去,B错误;先加BaCl2溶液除去硫酸根离子,后加Na2CO3溶液除去过量的钡离子,最后加HCl溶液除去过量的碳酸根离子,加热HCl易挥发而除去,C正确;先加Ba(NO3)2溶液虽可以除去硫酸根离子,但是会引入硝酸根离子,后续试剂无法除去
D错误。
2.有一瓶Na2SO3溶液,它可能部分被氧化。某同学取该少量溶液,滴入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。对此实验下述结论正确的是(　　)
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BaSO4
C.加入稀硫酸后,不溶沉淀可能是BaSO3
D.此实验不能确定亚硫酸钠是否部分被氧化
D
解析:该溶液中滴入BaCl2溶液,产生的白色沉淀可能是BaSO3或BaSO4,而BaSO3与稀硫酸反应能生成BaSO4沉淀,即不论Na2SO3溶液是否被氧化,都产生题中描述的现象,则不能证明Na2SO3已部分被空气中氧气氧化,A错误,D正确;加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能含有BaSO4,B错误;不论Na2SO3溶液是否被氧化,加入稀硫酸后,最终都得到BaSO4沉淀,不可能是BaSO3沉淀,C错误。
(1)物质除杂和分离的基本原则。
①不增:不引入新的杂质。
②不减:不减少被提纯的物质。
③易分离:被提纯的物质与杂质易分离。
④易复原:被提纯的物质易复原。
思维建模
(2)物质除杂和分离的注意事项。
①除杂试剂要过量。
②后续试剂应能除去过量的前一试剂。
③尽可能将杂质转化为所需物质。
④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
『自主梳理』
学习任务3　探究不同价态含硫物质的转化
1.自然界中硫的存在
(1)游离态的硫存在于 附近或 中。
(2)化合态的硫广泛存在于动植物体内和海洋、大气、地壳中。
火山口
地壳的岩层
2.自然界中不同价态含硫物质的转化
FeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
价态 -2 0 +4 +6
性质
实例 H2S、 Na2S S SO2、 H2SO3、 SO3、
H2SO4、
3.实验室里研究不同价态含硫物质的转化
(1)硫元素的常见价态及性质。
只有还原性
既有还原性又有氧化性
只有氧化性
黄绿色
(2)实验探究。
黄色沉淀
臭鸡蛋
刺激性
黄色固体
刺激性
橙色(或紫红色)
『互动探究』
探究　不同价态含硫物质的转化
化学研究的一般过程是从自然界到实验室,从实验室到工厂。
问题1:据自然界中含硫物质的转化图分析,有哪些常见含硫物质 其中硫元素的化合价分别是多少
提示:H2S、金属硫化物,-2价;S,0价;SO2、H2SO3等,+4价;SO3、H2SO4以及Na2SO4·10H2O、CaSO4·2H2O等,+6价。
问题2:空气中的SO2可能来自哪些物质的转化 实验室中如何制备少量SO2
提示:硫、硫化氢的燃烧,含硫矿物冶炼、化石燃料燃烧等;实验室中可用浓硫酸与铜混合加热或亚硫酸钠和较浓的硫酸溶液(如70%的H2SO4溶液)混合制取SO2。
问题3:SO2、H2S都有较强的还原性,实验室中能否用浓硫酸干燥SO2或H2S
提示:可以干燥SO2,不能干燥H2S;含相邻价态硫元素的粒子之间不发生氧化还原反应。
含硫物质间的转化规律
1.相同价态的不同含硫化合物间的转化一般是通过与酸、碱等反应实现的。
归
纳
拓
展
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,可用如图表示。
(2)含相邻价态元素的粒子之间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
『题组例练』
1.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,故浓硫酸均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S与浓硫酸在不同的条件下反应的氧化产物只能是SO2
C
解析:A项,SO2、H2SO3虽然有还原性,但与浓硫酸之间不能发生氧化还原反应,因为+4价硫与 +6价硫之间无中间价态,错误;B项,氧化产物可能是S或SO2,错误;D项,S与O2的燃烧反应只生成SO2,不能生成SO3,错误。
2.硫元素及其化合物之间存在如图所示的相互转化关系,下列说法正确的是(　　)
A.反应③可以在氧气不足情况下实现
B.反应⑥可以加入酸性高锰酸钾溶液实现
C.反应⑦可以只与水通过化合反应实现
D.反应⑧可以通过复分解反应实现
D
解析:H2S完全燃烧生成SO2,氧气不足时,H2S被氧气氧化为硫单质,
A错误;SO2具有还原性,KMnO4具有氧化性,二者反应生成 B错误;SO2中硫元素需被氧化剂氧化为+6价,只和水反应不能生成硫酸,
C错误;硫酸和Na2SO3反应生成Na2SO4、SO2和水,属于复分解反应,
D正确。
3.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。下列有关硫的价类二维图说法正确的是(　　)
A.X、硫在足量氧气中燃烧能生成Y
B.酸雨的形成途径之一为SO2→Y→H2SO4
C.溶液中H2SO3被氧化为H2SO4时,溶液的酸性减弱
D.要实现从Na2SO3到Z的转化,需加入还原剂
B
解析:根据图示可知X是H2S,Y是SO3,Z是硫酸盐。H2S、S在足量氧气中燃烧只能生成SO2,不能生成SO3,A错误;酸雨的形成途径之一为SO2和O2反应生成SO3,SO3和H2O反应生成H2SO4,B正确;溶液中H2SO3被氧化为H2SO4,由弱酸变为强酸,溶液酸性增强,C错误;要实现从Na2SO3到硫酸盐的转化,硫元素的化合价升高,发生氧化反应,需加入氧化剂,D错误。
思维建模
知识整合
一、硫酸
二、不同价态含硫物质的转化
学科素养测评
在化学课上,围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究:将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀,然后加入适量浓硫酸,迅速搅拌,放出大量的热,同时观察到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,并放出有刺激性气味的气体。
请回答下列问题。
(1)生成的黑色物质(单质)是　　　　　(填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种有刺激性气味的气体成分是　　　　 (填名称),实验室经常用　　 　溶液进行吸收,这两个反应的化学方程式分别为　
　 、　 。
C
二氧化硫
NaOH
C+2H2SO4(浓) 2SO2↑+
CO2↑+2H2O
SO2+2NaOH Na2SO3+H2O　
(3)根据蔗糖与浓硫酸反应放出有刺激性气味气体的现象,说明浓硫酸具有　　　　　(填字母,下同);而Cu和浓硫酸的反应中,说明浓硫酸具有　　　　。
A.酸性 B.吸水性 C.脱水性 D.强氧化性
(4)将实验中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液,可以看到品红溶液　　　,加热后　　　　　　。
(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体 　 (填“能”或“不能”)。若不能,填写两种能鉴别的试剂:　　 　　　　　 　　。
D
AD
褪色
恢复红色
不能
溴水、品红溶液(答案合理即可)
解析:浓硫酸能使蔗糖逐渐变黑,说明具有脱水性,故黑色物质为单质C;根据题意可写出化学方程式为C+2H2SO4(浓) 2SO2↑+2H2O+CO2↑,故生成的有刺激性气味的气体为二氧化硫,说明浓硫酸具有强氧化性,SO2可用NaOH溶液吸收;Cu与浓硫酸的反应为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,该反应中,浓硫酸表现出酸性和强氧化性。SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,它的漂白具有可逆性,加热后恢复红色;SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊,故不能用其来鉴别两者,由于SO2具有还原性和漂白性,可用溴水、酸性KMnO4溶液、品红溶液等来鉴别。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以浓硫酸为背景,通过浓硫酸和蔗糖的反应认识浓硫酸的特性。
素养立意:基于硫酸的性质提出探究的问题,从问题出发确定探究目的,设计方案,进行实验探究,培养科学探究与创新意识素养。
思路点拨:
(1)浓硫酸和有机化合物反应,先脱水后发生氧化还原反应。
(2)根据二氧化硫和二氧化碳的特殊性质来区分两者。
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