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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
课时2 硫酸
学习目标
1. 了解硫酸的酸性和浓硫酸的三大特性；
2. 能运用氧化还原反应知识理解浓硫酸的氧化性；
3. 掌握硫酸根离子的检验方法
硫酸
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硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。工业上一般以硫黄或其他含硫矿物（如黄铁矿）为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
空气
燃烧
400-500℃
V2O5
（催化剂）
工业制硫酸的原理示意图
98.3%的
浓硫酸吸收
稀硫酸
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硫酸是强酸，具有酸的通性
2. 酸的通性
与指示剂显色
紫色石蕊变红
与活泼金属反应
与碱反应
与碱性氧化物反应
与弱酸盐反应
1. 电离方程式
稀硫酸
?
H++OH- = H2O（与强碱）
Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O
2H++CO32- =H2O+CO2↑
浓硫酸
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无色油状液体，沸点高难挥发，ρH2SO4 ? ρH2O；
常用的浓硫酸质量分数：98% ，密度：1.84g/ml， 物质的量浓度：18.4mol/L
浓硫酸能与水以任意比混溶，溶于水时放出大量的热
稀释浓硫酸：（酸入水）
将浓硫酸沿容器内壁倒入水中，
边倒边搅拌
浓HCl、浓H2SO4分别敞口放置？
1、吸水性
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(1) 吸水性：浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分及固体中的结晶水（化学变化），常用做 。
干燥剂
H2S+3H2SO4 = 4SO2↑+4H2O
2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4
可用来干燥中性气体和酸性气体，
如 H2、O2、N2、Cl2、CO2、CH4、 SO2、NO2、HCl
不能干燥NH3(碱性)、H2S(强还原性气体)、HBr、HI等还原性气体
CuSO4·5H2O（胆矾）蓝色晶体逐渐变白色
向CuSO4·5H2O中加入浓H2SO4会有什么变化？
2、脱水性
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1.烧杯壁为什么是热的？
3.为什么体积会膨胀？
4.刺激性气味气体可能含什么？
2.为什么蔗糖会变黑？
浓硫酸吸水放热
蔗糖炭化
有气体生成
SO2、CO2
现象：蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状，并有刺激性气味的气体放出
把少量浓硫酸滴在pH试纸上，有什么现象？
吸水性
脱水性
强氧化性
浓硫酸能把有机物中的氢氧原子按2：1的个数比脱去
3、强氧化性
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在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2mL浓硫酸，塞好橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体通入品红溶液，观察实验现象。向外拉铜丝，终止反应。冷却后，将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。
实验3
注意：
浓硫酸具有很强的腐蚀性，在实验中应注意安全防护！
3、强氧化性
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2H2SO4（浓）+ Cu CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
在这个反应里，浓硫酸氧化了铜，自身被还原成二氧化硫。浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂。
在加热时，浓硫酸也能与木炭发生反应，生成二氧化碳、二氧化硫和水。
2H2SO4（浓）+ C CO2↑ + SO2↑ + 2H2O
3、强氧化性
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①可抽动的铜丝有什么作用？

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。
答：吸收多余的SO2，以防污染环境，SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O。
答：控制反应的发生或停止
③在浓硫酸与铜(加热)的反应中，浓H2SO4表现了哪些性质？
答：浓硫酸既表现了强氧化性，又表现了酸性。
硫酸
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2SO2+O2
2SO3
4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2
S+O2
SO2
SO3+H2O=H2SO4
工业制备硫酸工艺中为什么用浓硫酸吸收SO3，而不直接用水?
SO3遇水生成硫酸，会释放出大量的热，易形成酸雾，影响SO3的吸收
硫酸
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资料卡片——硫酸盐
硫酸钙 自然界中的硫酸钙常以石膏（CaSO4·2H2O）的形式存在。石膏被加热到150℃时，会失去所含大部分结晶水而变成熟石膏（2CaSO4·H2O）。熟石膏与水混合成糊状物后会很快凝固，重新变成石膏。利用这种性质，石膏可被用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带。在工业上，石膏还被用来调节水泥的硬化速率。
硫酸钡 自然界中的硫酸钡以重晶石（BaSO4）的形式存在。重晶石是生产其他钡盐的原料。硫酸钡不溶于水和酸，且不容易被X射线透过，因此在医疗上可被用作消化系统X射线检查的内服药剂，俗称“钡餐”。
硫酸铜 硫酸铜（CuSO4）是白色的粉末，结合水后会变成蓝色晶体，俗称胆矾（CuSO4·5H2O）。硫酸铜的这一性质可以用来检验酒精中是否含少量水。胆矾可以和石灰乳混和制成一种常用的农药——波尔多液。
下列对工业制硫酸的说法正确的是(　　)
A.硫铁矿燃烧前需要粉碎,目的是便于向沸腾炉中投料
B.无论用硫铁矿还是硫黄制硫酸,产生的炉气进入接触室之前都需要净化
C.SO2被氧化为SO3时需要使用催化剂,因为这样可以使SO2全部转化为SO3
D.金属冶炼时产生的含SO2废气经回收后也可用于制备硫酸
硫酸
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解析：
A.将硫铁矿粉碎,能增大矿粒与空气的接触面积,提高反应速率,不正确;
B.硫黄含杂质少,燃烧产生的气体含杂质少,可免去气体净化的过程,不正确;
C.SO2转化为SO3的反应是可逆反应,SO2不可能完全转化为SO3,不正确;
D.金属冶炼时产生的含SO2废气经回收后也可用于制备硫酸,既充分利用了原料,又防止SO2排放污染环境,正确。
D
硫酸根离子的检验
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在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液，然后各滴入几滴BaCl2溶液，观察现象。再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。从这个实验中你能得出什么结论？写出相关反应的离子方程式。
实验4
注意：
BaCl2、Ba(OH)2等可溶性钡的化合物和BaCO3有毒！使用时须做好个人防护，相关废弃物应进行无害化处理。
在溶液中，SO42-可与Ba2+反应，生成不溶于稀盐酸的白色BaSO4沉淀。Ba2+ + SO42- == BaSO4↓
溶液中的CO32-也能与Ba2+反应生成白色沉淀，但BaCO3沉淀可以与稀盐酸反应，放出CO2。因此在实验室里，通常将溶液先用稀盐酸酸化，以排除CO32-等可能造成的干扰，然后加入BaCl2溶液来检验SO42-的存在。
某小组学生对硫酸根离子的检验提出如下方案,请你评价下列方案更合理的是(　　)
A.取少量待测液于试管中,滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则原溶液中一定存在S
B.取少量待测液于试管中,先加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀不溶解,则原溶液中一定存在S
C.取少量待测液于试管中,加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则原溶液中一定存在S
D.取少量待测液于试管中,先加入过量盐酸酸化,再向澄清液中滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中一定存在S
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解析：
A.加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,该白色沉淀除BaSO4外还可能是BaSO3、BaCO3、AgCl等,原溶液中可能含有S、C、Ag+等,不一定存在S, 方案不合理;
D
硫酸根离子的检验
B.先加BaCl2溶液,出现白色沉淀,再加稀盐酸,白色沉淀不溶解,AgCl、BaSO4都不溶于稀盐酸,原溶液中可能存在Ag+,方案不合理;
C.加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,产生的白色沉淀可能为AgCl或BaSO4,无法判断原溶液中存在S,方案不合理;
D.先加入过量盐酸酸化,排除S、C和Ag+的干扰,然后向上层澄清液体(或过滤后的滤液)中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,该白色沉淀一定为BaSO4,说明原溶液中一定存在S,方案合理。
练能力
学以致用
1.下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？
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
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体 。
(2)用磷矿物[主要成分是磷酸钙]和硫酸反应制磷酸 。
(3)浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体 。
解析: 浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。
解析:可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。不可干燥气体：碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。
③高沸点、难挥发性
①强酸性　
⑤吸水性
解析:磷酸是高沸点中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸原理制磷酸。
练能力
粗盐提纯
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(2)加入你选择的试剂除去杂质后，有没有引入其他离子？用什么方法除去这些离子？
(1) 经溶解、过滤、蒸发操作得到的粗盐中含有一些可溶性硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质。如果按照下表所示顺序除去它们，应加入什么试剂？
(3)设计除去杂质的实验方案时，除了要考虑所加试剂的种类，还要考虑哪些问题？
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} ?杂质
加入的试剂
离子方程式
硫酸盐


CaCl2


MgCl2


BaCl2
NaOH
Mg2+＋2OH- = Mg(OH)2↓
Na2CO3
引入了Ba2+、CO32-、OH-
试剂的用量和顺序
Ba2++?????????????????=BaSO4↓
?
Ca2++????????????????? = CaCO3↓
?
练能力
粗盐提纯
本课总结
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
吸水性
脱水性
原理
浓硫酸能够吸收_______
_______________及固体
中的结晶水
浓硫酸能把有机物中_____
___________________脱
去,剩余黑色的炭
区别
_____________
____________________
_________________
应用
_________
气体、
液体中的水分子
氢、
氧元素按水的组成比
物质中含有H2O
物质中不含有H2O,只含
有氢元素和氧元素
作干燥剂
浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性
有水为吸 无水则脱
浓硫酸的强氧化性
常温下，Fe、Al
遇浓硫酸发生“钝化”
与还原性化合物，如H2S、HBr等反应
与金属反应
与非金属反应
与大多数金属反应，如与Cu：
如与碳反应：
H2S+3H2SO4 = 4SO2↑+4H2O

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