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第2课时 硫酸的工业制备和性质
第一单元 含硫化合物的性质
学习目标
1. 了解工业上制备硫酸的基本原理和浓硫酸的特性及应用。
2. 能够区分浓硫酸和稀硫酸化学性质的不同。
硫酸的美誉——化学工业之母
工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力
硫酸在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。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等都要用到硫酸。
新课引入
1. 工业制备硫酸：
（1）方法：接触法
（2）原材料：硫铁矿或硫黄
2. 硫酸工业主要设备与流程：
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备生产简要流程：
沸腾炉
净化器
接触室
吸收塔
硫铁矿
空气
炉气
浓H2SO4
尾气（ ）
供稀释用的浓H2SO4
硫酸的工业制备
接触法制硫酸的生产原理及工业设备
序号 生产阶段 化学方程式 工业设备 生产原理
1 SO2制取 与净化
2 SO2氧化成SO3
3 SO3的吸收和硫酸的生成
沸腾炉
接触室
吸收塔
粉碎矿石，扩大接触面积
热交换
逆流吸收
V2O5
450℃
工业生产中用浓硫酸吸收SO3
高温
硫酸的工业制备
思考：
（1）硫铁矿为什么要粉碎？
（2）为什么要从炉底通入强大空气流？
（3）热交换器起什么作用？
增大跟空气接触面积，燃烧充分。
使矿粒与空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高原料的利用率。
利用反应放出的热预热进入接触室的SO2和O2混合气体，同时冷却产物SO3。
硫酸的工业制备
思考：
（4）为什么用98.3%的浓硫酸吸收而不用水吸收？
（5）浓硫酸为什么要从上向下喷下？
SO3与水化合时，放出大量热，会形成大量酸雾，降低吸收效率。
使SO3被浓H2SO4充分吸收。
硫酸的工业制备
思考：
由于工业战略发展的需要，某地区打算建厂制备硫酸，项目负责人员正在考虑采用硫黄制酸还是硫铁矿制酸。如果你是负责人，你会收集哪些资料作为依据进行选择？
硫酸的工业制备
硫铁矿中FeS2的质量分数一般为20%~50%，制酸工艺过程中所产生的矿渣和废气使生产装置变得较为复杂。而采用硫黄制酸法，工艺流程和设备相对简易。硫黄含杂质少，燃烧生成的气体含杂质少，可免去气体净化的过程，制备过程也不产生矿渣。因此，硫铁矿制酸投资几乎是同等规模硫黄制酸设备的两倍。但硫黄原料价格高于硫铁矿，具体选用何种硫酸制备工艺，应根据实际条件和要求进行决策。
硫酸的工业制备
（1）原料廉价且稳定，降低运输成本。
（2）从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。
（3）制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量和剩余物质尽可能加以循
环利用，生成的副产物较少。
（4）制备过程绿色，环保，不使用或生成对环境有害的物质。
化学工业制备的要求
硫酸的工业制备
浓硫酸的性质
纯硫酸是一种无色无味油状液体；
实验室常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3％；
其密度为1.84 g·cm-3，其物质的量浓度为18.4 mol·L-1；硫酸是一种高沸点难挥发的强酸；
易溶于水；
能以任意比与水混溶。
1. 浓硫酸的物理性质：
浓硫酸的性质
浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”
若将浓硫酸中继续通入三氧化硫，则会产生“发烟”现象，这样超过98.3%的硫酸称为“发烟硫酸”。
浓硫酸的稀释
发烟硫酸
H2SO4+ 2NaOH === Na2SO4 + 2H2O
遇紫色石蕊试液变红
浓硫酸的化学性质如何
知识回顾
酸的通性(H2SO4=== 2H++，二元强酸、强电解质)
（1）与指示剂作用
（2）与碱反应
（3）与碱性氧化物反应
（4）与金属反应（氢前）
（5）与某些盐反应
H2SO4 + CaO === CaSO4 + H2O
H2SO4 + Zn === ZnSO4 + H2↑
H2SO4 + BaCl2 === BaSO4↓+ HCl
稀硫酸具有哪些的化学性质
浓硫酸的性质
（1）浓硫酸的特性1——吸水性
可以干燥Cl2、O2、H2、CO2、HCl、SO2等；
不能干燥碱性气体(NH3)以及还原性气体 (H2S 、 HBr、 HI)等。
浓硫酸主要是以硫酸分子的形式存在，具有一些独特的性质——
CuSO4·5H2O CuSO4
H2SO4(浓)
[应用]：浓H2SO4作为干燥剂
[实验1]：蓝色晶体变为白色粉末
2. 浓硫酸的化学性质：
浓硫酸的性质
[现象]：
4）生成刺激性气味的气体能使品红溶液褪色
[反应]：
[结论]：
浓硫酸和蔗糖反应：体现出浓硫酸的脱水性和氧化性。
C12H22O11 === 12C + 11H2O
浓硫酸
1）蔗糖炭化变黑
2）体积膨胀
3）放出大量热
[实验2]：
2H2SO4(浓) + C === CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
△
+4
+6
（2）浓硫酸的特性2——脱水性：蔗糖炭化变黑
浓硫酸的性质
变蓝
有水
褪色
有SO2
褪色
除去SO2
褪色检验SO2
是否除去完全
浑浊
检验CO2
思考1：如何验证产物（H2O、CO2、SO2）？
2H2SO4(浓) + C === CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
△
浓硫酸的性质
思考2：浓硫酸滴到蓝色石蕊试纸上，现象
浓硫酸滴到皮肤上，如何处理？
提示：先变红(硫酸的酸性)然后变黑(硫酸的脱水性)
浓硫酸能腐蚀皮肤和衣物，先抹布擦干，后大量的水冲洗，
再涂上NaHCO3溶液。
浓硫酸的性质
比较与区别：
①吸水性
②脱水性
——吸收比例水
将有机物中的H、O个数
比以2：1脱去生成水
——吸收现成水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(以H2O形式存在的水蒸汽、结晶水）
CuSO4·5H2O CuSO4
H2SO4(浓)
C12H22O11 === 12C + 11H2O
浓硫酸
浓硫酸的性质
浓硫酸表现酸性和氧化性
（3）浓硫酸的特性3——强氧化性
[现象]：
[实验3]：
加热产生能使品红溶液褪色的气体，溶液稀释后呈蓝色。
[反应]：
Cu + 2H2SO4(浓) === CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
浓硫酸的性质
浓硫酸参与的反应，大多数是氧化还原反应，反应中浓硫酸作氧化剂。
①加热，浓H2SO4能氧化大多数金属(除Au、Pt)，一般不产生H2，产生SO2气体；
②常温，浓H2SO4使 Fe、Al钝化 ；
③浓H2SO4与金属反应，表现酸性和氧化性；
④浓H2SO4与非金属（碳、硫、磷等）反应，只表现氧化性，产生SO2气体。
金属单质+浓硫酸
硫酸盐 + SO2↑+ H2O
△
C + 2H2SO4(浓) ===
CO2↑+ 2SO2↑+2H2O
S + 2H2SO4(浓) ===
3SO2↑+2H2O
△
△
浓硫酸的性质
H2SO4(浓）+ 2HBr === Br2 + SO2↑+ 2H2O
H2SO4(浓）+ 2HI === I2 + SO2↑+ 2H2O
H2SO4(浓）+ H2S === S↓ + SO2↑+ 2H2O
⑤与低价化合物的反应
实验室制备SO2 ：
Na2SO3 (固) + H2SO4(浓) === Na2SO4 + SO2↑+H2O
所以，不能用浓硫酸干燥还原性气体，如H2S 等。
浓硫酸的性质
硫酸的应用
浓硫酸的性质
浓硫酸的性质
物理性质
特 性
吸水性
脱水性
强氧化性
金属
非金属
化合物
高沸点
高密度
难挥发
易溶水
本节要点
1. 硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：
A、强酸性 B、难挥发性 C、吸水性 D、脱水性 E、强氧化性
（1）实验室制SO2气体________;
（2）干燥H2、SO2等气体________;
（3）用铝槽车装运浓硫酸________;
（4）清洗镀件表面氧化物________;
（5）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑________
A B
C
E
A
AD
随堂检测
2. 50 ml、18 mol/L硫酸溶液中，加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量（ ）
A. 等于0.9 mol B. 大于0.45 mol小于0.9 mol
C. 等于0.45 mol D. 小于0.45 mol
D
3. 实验室中用浓硫酸与亚硫酸钠制备SO2并探究其相关性质，所用实验装置如图所示。(CCl4是一种密度比水大的有机溶剂，SO2不溶于CCl4)下列叙述错误的是（ ）
A. 装置①可用于实验室制备Cl2
B. 装置②中溴水褪色说明SO2具有还原性
C. 装置③中会出现浑浊现象，体现SO2的
氧化性
D. 装置④中的CCl4起防倒吸作用
A
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