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第一节　硫和二氧化硫
第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验
第五章　化工生产中的重要非金属元素
一、硫酸
1．工业制备硫酸的原理
工业上一般以 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 废气经回收后也可用于制备硫酸。
硫黄
SO2
2Fe2O3＋8SO2
2SO2＋O2 2SO3
(3)制备硫酸(吸收塔)：
SO3＋H2O===H2SO4。
H2SO4===2H＋＋SO
酸
(1)使紫色石蕊溶液变红色。
(2)与活泼金属反应置换出氢气，如锌与稀硫酸反应：
。
(3)与碱发生中和反应，如稀硫酸与氢氧化钠反应：
。
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
(4)与碱性氧化物反应，如硫酸与氧化钠反应：
。
(5)与某些盐反应，如硫酸与碳酸钠反应：
。
H2SO4＋Na2O===Na2SO4＋H2O
H2SO4＋Na2CO3===Na2SO4
＋ H2O＋CO2↑
3．浓硫酸的特性
(1)吸水性
原理 浓硫酸能吸收存在于周围环境中的 ，可以是气体、液体中的水分子及固体中的结晶水
应用 可用作干燥剂，用于干燥Cl2、H2、CO2、SO2等气体
水分
(2)脱水性
浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢和氧按 的组成比脱去。
水
实验
操作
实验
现象 ①蔗糖逐渐变
②蔗糖体积膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状固体，并放出
气味的气体
黑
有刺激性
实验
结论 ①浓硫酸具有
②浓硫酸具有 ，能将蔗糖氧化成碳单质，自身被还原为SO2
(3)强氧化性
①与金属的反应：
常温下，当Fe、Al等金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的 而出现“ ”现象。加热时，浓硫酸能氧化大多数金属单质(金、铂除外)。探究浓硫酸与铜的反应：
脱水性
强氧化性
薄膜
钝化
实验
装置
实验
现象 b．加热后，试管中铜丝表面变 ，有气泡逸出；试管中的品红溶液逐渐变为 色，试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为 色
a.加热前铜丝在浓硫酸中无明显现象
c．将试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液呈 色
黑
无
红
蓝
实验
结论 a.加热前铜与浓硫酸 反应
b．在加热条件下，铜与浓硫酸反应生成
c．在加热条件下，铜与浓硫酸反应生成 总结论：铜和浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为
。在该反应中，浓硫酸表现 性和 性
不
二氧化硫
硫酸铜
酸
强氧化
Cu＋2H2SO4(浓)
实验
说明 a.浓硫酸能与大多数金属反应，生成 金属的硫酸盐，本身一般被还原为
b．常温下，浓硫酸能使 钝化
c．通过抽动铜丝可控制反应的发生与停止
d．试管Ⅲ中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是吸收多余的
，以防污染环境
高价态
SO2
铁、铝
SO2
②与非金属的反应：
加热时，浓硫酸能与部分非金属单质(如C、S、P等)发生反应。在加热时，浓硫酸与木炭反应的化学方程式为
。该反应中， 是还原剂， 是氧化剂。
2SO2↑＋2H2O
C
浓硫酸
二、硫酸根离子的检验
1．探究硫酸根离子的检验(实验54)
实验
操作 在三支试管中分别加入少量稀硫酸(a)、Na2SO4溶液(b)和Na2CO3溶液(c)，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
白色
不溶解
沉淀
沉淀逐
渐溶解
BaCO3↓
白色
杂质 加入的试剂 反应的离子方程式
Na2SO4 BaCl2溶液
MgCl2 NaOH溶液
CaCl2 Na2CO3溶液
Mg2+＋2OH－===Mg(OH)2↓
(2)粗盐提纯的实验流程
4．几种常见的硫酸盐
水泥的硬化
钡餐
水
波尔多液
◆拓展延伸
硫酸工业生产中的“5个三”
(1)三原料：含硫矿物(硫黄)、空气、浓硫酸。
(2)三阶段：SO2的制取与净化、SO2氧化为SO3、SO3的吸收与H2SO4生成。
(3)三设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。
(4)三净化：除尘、洗涤、干燥。
(5)三原理：逆流原理、热交换原理、循环利用原理。
◆辨析比较
酸的氧化性与氧化性酸
(1)酸的氧化性是指酸(如盐酸、稀硫酸)在水溶液中电离出的H＋得电子被还原为H2的性质，这体现了H＋的氧化性，是所有酸的通性。
(2)氧化性酸是指酸分子或酸根离子中心原子得电子，从而表现出强氧化性。在此过程中H＋不参与得电子，还原产物也不是H2，如浓硫酸(H2SO4→SO2)、次氯酸(HClO→Cl－)等。
◆名师点拨
分离和提纯物质应遵循的原则
(1)不引入新杂质。若引入新杂质，则在后续操作中必须除去。
(2)不损耗、不减少被提纯物质。
(3)实验操作要简便易行。
(4)加入试剂的顺序要合理。用化学方法除去溶液中的杂质时，要使被分离的物质或离子尽可能除净，需要加入过量的分离试剂。在多步分离过程中，后加入的试剂应能够把前面加入的无关物质或离子除去。
◆辨析比较
浓硫酸在与金属的反应中显强氧化性与酸性；浓硫酸在与非金属的反应中一般只显强氧化性。不能用浓硫酸制取或干燥H2S、HI、HBr等还原性气体。
◆辨析比较
常见硫酸盐的化学式与对应俗名的归纳整理：
(1)七水合硫酸锌
ZnSO4·7H2O，俗名皓矾。
(2)硫酸钡
BaSO4，俗名重晶石(医疗上用作“钡餐”)。
(3)七水合硫酸亚铁
FeSO4·7H2O，俗名绿矾、皂矾、青矾。
(4)十水合硫酸钠
Na2SO4·10H2O，俗名芒硝、朴硝、皮硝。
(5)十二水合硫酸铝钾
KAl(SO4)2·12H2O，俗名明矾。
(6)硫酸钙及其水合物
生石膏：CaSO4·2H2O(可用于制作石膏模型及建筑材料)。
熟石膏：2CaSO4·H2O。
(7)五水合硫酸铜
CuSO4·5H2O，俗名胆矾、蓝矾(可用于配制波尔多液)。
(8)硫酸镁
MgSO4，俗名泻盐(用于医药和农业)。
(9)硫酸铝
Al2(SO4)3，常用作净水剂。
(10)六水合硫酸亚铁铵
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，俗名莫尔盐。
◆名师点拨
粗盐提纯时加入试剂的顺序
(1)必须先加入BaCl2溶液，后加入Na2CO3溶液，Na2CO3用于除去Ca2+及过量的Ba2+。
(2)三种除杂试剂都加入后，再进行过滤，然后向滤液中加入稀盐酸至溶液呈中性。
×
×
×
√
探究一 浓硫酸的特性
一辆载有18吨浓硫酸的槽罐车发生泄漏，罐体周边不断冒出白色刺鼻的气体，部分泄漏的浓硫酸已沿路边向低洼处蔓延。道路旁的树木和杂草遭到严重腐蚀，颜色变黑，表面泛起黑色泡沫。消防救援人员穿戴好防护服，在罐体泄漏点下方使用塑料桶承接泄漏的浓硫酸，尽可能防止其进一步流向路面，同时对已外泄的浓硫酸喷洒石灰粉进行中和处理，以降低对环境的破坏。
[问题设计]
(1)道路边树木和杂草为什么变黑？为什么“表面泛起黑色泡沫”？
提示：浓硫酸具有脱水性，使树木及杂草中的有机物脱水炭化；浓硫酸具有强氧化性，能与生成的炭发生氧化还原反应，生成CO2、SO2等气体，因此产生黑色泡沫。
(2)浓硫酸是难挥发性酸，为什么“罐体周边不断冒出白色刺鼻的气体”？
提示：浓硫酸具有强氧化性，能将碳氧化为二氧化碳，本身被还原为二氧化硫。二氧化硫具有刺激性气味。
(3)消防救援人员喷洒石灰粉进行中和处理的依据是什么？结合化学方程式进行分析。
提示：CaO是碱性氧化物，可与H2SO4反应生成盐和水，反应的化学方程式为CaO＋H2SO4===CaSO4＋H2O。
(1)浓硫酸的吸水性和脱水性的比较
性质 吸水性 脱水性
作用对象 含有水分子或结晶水的物质 一般为含氢、氧元素的有机物，氢和氧按水的组成比脱去
变化类型 物理变化或化学变化 化学变化
能量变化 放热 放热
本质区别 看与浓硫酸接触的物质中是否含有“H2O”(游离态的水分)：
若含有“H2O”，则浓硫酸表现吸水性；若不含“H2O”，只是含有氢元素和氧元素的有机物，则浓硫酸表现脱水性
(2)浓硫酸强氧化性的体现
D
[例1] 在下图所示的实验中，实验进行一段时间后，下列关于实验现象的叙述不正确的是 (　　)
A．苹果块会变得干瘪 B．胆矾表面有“白斑”生成
C．饱和硝酸钾溶液中有晶体析出 D．pH试纸变红
解答本题的思路如下：
(1)分析实验中苹果、胆矾、饱和硝酸钾溶液和pH试纸中是否含有“H2O”。
(2)结合浓硫酸的吸水性与脱水性，判断各选项中实验现象产生的原因。
浓硫酸具有吸水性，能不断吸收苹果挥发出的水分，使苹果块变得干瘪；浓硫酸具有吸水性，能使胆矾失去结晶水，表面出现“白斑”；浓硫酸具有吸水性，可吸收饱和硝酸钾溶液挥发出的水蒸气，使溶液达到过饱和状态，从而析出硝酸钾晶体；浓硫酸具有脱水性与强氧化性，能使pH试纸脱水炭化而变黑色。
C
1．下列关于浓硫酸的说法正确的是 (　　)
A．浓硫酸使蓝色胆矾变为白色，体现了浓硫酸的脱水性
B．浓硫酸不能干燥SO2、HI、H2S等强还原性化合物
C．在蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中，浓硫酸主要体现了脱水性和强氧化性
D．浓硫酸和碳单质在加热条件下反应，浓硫酸既体现出酸性，又体现出氧化性
浓硫酸使蓝色胆矾(五水合硫酸铜)变为白色，体现的是其吸水性；浓硫酸不能干燥具有强还原性的HI、H2S等气体，但可以干燥SO2；在蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中，蔗糖变黑并产生大量气体，该过程主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性；浓硫酸和碳单质在加热条件下反应，生成CO2、SO2和H2O，该反应中浓硫酸只体现氧化性，D错误。
亚硫酸钠(Na2SO3)主要用作人造纤维稳定剂、织物漂白剂、照相显影剂、染漂脱氧剂、香料和染料的还原剂、造纸木质素脱除剂等。同时，Na2SO3也是一种食品添加剂，常作为防腐剂和漂白剂使用。Na2SO3具有较强的还原性，在空气中易被O2氧化生成Na2SO4。
[问题设计]
(1)现有试剂：BaCl2溶液、稀盐酸、NaOH溶液、稀硫酸。请设计实验方案，检验某食品级亚硫酸钠样品是否已发生氧化变质。
提示：取少量亚硫酸钠样品于试管中，加入蒸馏水溶解；向溶液中加入足量的稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl2溶液。若产生白色沉淀，则证明样品已氧化变质；若不产生沉淀，则证明样品未变质。
(2)写出上述实验方案中发生反应的离子方程式。
(2)实验操作的注意事项
A
[例2] 已知：稀硝酸具有强氧化性，Na2SO3在空气中易被氧化为Na2SO4。现有一包装破损的Na2SO3白色固体粉末，为了检验其是否变质，正确的方法是 (　　)
A．取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，无沉淀产生，再滴入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明已变质
B．取少量样品于试管中，滴入足量稀硝酸，再滴入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明已变质
C．取少量样品于试管中，滴入足量稀硫酸，再滴入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明已变质
D．取少量样品于试管中，滴入足量稀盐酸，若产生使品红溶液褪色的气体，则说明已变质
[深度思考]例2中，先加入BaCl2溶液，后加入足量稀盐酸，能否达到预期的实验目的？为什么？
提示：能。加入BaCl2溶液后，Na2SO3与Na2SO4分别生成白色沉淀BaSO3、BaSO4。当加入足量稀盐酸时，BaSO3会与HCl反应，生成可溶的BaCl2并放出SO2；而BaSO4不溶于盐酸，沉淀保持不变。
D
2．下列有关物质检验的实验结论正确的是 (　　)
B
1．浓硫酸与稀硫酸的性质差异较大，且浓硫酸具有某些特性。下列有关浓硫酸的叙述正确的是 (　　)
A．浓硫酸可作干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨等气体
B．在铜与浓硫酸的反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸不与铁、铝反应
D．取少量蔗糖于烧杯中，加入浓硫酸，蔗糖变黑，体现了浓硫酸的吸水性
浓硫酸可以和氨反应，不能用于干燥氨；铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、H2O和SO2，H2SO4只有部分化合价发生了变化，因此浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性；常温下，铁、铝与浓硫酸接触会发生钝化，因此能用铁、铝等容器盛放浓硫酸；浓硫酸使蔗糖分子中的H和O按水的组成比脱去，体现了浓硫酸的脱水性。
B
2．若将铜丝插入热浓硫酸中进行下图(a～d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 (　　)
A．Cu与浓硫酸反应，只体现了H2SO4的酸性
B．a处变红，说明SO2是酸性氧化物
C．b或c处褪色，均说明SO2具有漂白性
D．试管底部出现白色固体，说明反应中无H2O生成
在铜和浓硫酸的反应中，生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性，生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性；a处紫色石蕊溶液变红，是由于SO2溶于水生成了酸，说明SO2是酸性氧化物；b处品红溶液褪色，体现SO2的漂白性，c处酸性KMnO4溶液褪色，是因为SO2和KMnO4发生氧化还原反应，体现SO2的还原性；实验过程中试管底部出现白色固体，根据元素守恒可知，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸体现出吸水性，将反应生成的H2O吸收。
D
D
煅烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，FeS2发生氧化反应；气体a必须提供氧元素，且作氧化剂，可以是空气；步骤②中，SO2催化氧化，生成主产物SO3；步骤③中，SO3与H2O反应生成H2SO4，发生非氧化还原反应。
5．浓硫酸与木炭在加热条件下可发生化学反应。为检验反应的部分产物，某同学设计了下图所示的实验。请据此回答下列问题：
(1)仪器Ⅰ的名称是____________。
(2)仪器Ⅱ中盛放的试剂是________________，该试剂的作用是___________________________________________________________。
(3)浓硫酸与木炭反应的化学方程式是__________________________。
(4)证明产物中含有CO2的实验现象是_____________________________
___________________________________________________________。
木炭与浓硫酸反应生成CO2、SO2和水。品红溶液褪色可以证明有SO2生成。因CO2和SO2均能使澄清石灰水变浑浊，故仪器Ⅱ中的溶液应为酸性KMnO4溶液，目的是除去混合气体中的SO2。因此，酸性KMnO4溶液未完全褪色，澄清石灰水变浑浊可以证明有CO2生成。
(1)仪器Ⅰ的名称是圆底烧瓶。
(2)仪器Ⅱ中盛放的试剂是酸性KMnO4溶液，目的是除去混合气体中的SO2。

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