高中化學必修2 第2課時 硫酸不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化

1、第2課時硫酸不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化學業(yè)要求核心素養(yǎng)對接1.能列舉、描述、辨識硫酸的重要物理性質(zhì)、化學性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。2.能從氧化還原的角度分析濃硫酸的強氧化性。3.SOeq oal(2,4)的檢驗。4.了解不同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化。1.從氧化還原的角度分析濃硫酸的強氧化性，以提高學生宏觀辨識與微觀探析的素養(yǎng)水平。2.通過不同價態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化的研究提高學生證據(jù)推理和模型認知水平。知 識 梳 理知識點一硫酸硫酸安全警示牌警示牌中為什么注明硫酸是腐蝕品，硫酸有什么樣的性質(zhì)，使用時需要注意什么？請完成下列知識點，你就會明白：1硫酸的物理性質(zhì)純硫酸是無色、黏稠、難揮發(fā)的油狀液體，稀釋時放出大量熱。2

2、稀硫酸具有酸的通性(1)電離方程式為H2SO4=2HSOeq oal(2,4)。(2)硫酸具有酸的通性，可與酸堿指示劑作用，也可與活潑金屬、堿、堿性氧化物及某些鹽反應(yīng)。3濃硫酸的特性(1)吸水性：濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子，故常用做干燥劑。不能用于干燥堿性氣體和還原性氣體(2)脫水性：濃硫酸能把有機物中的氧、氫元素按水的組成比脫去，留下黑色的炭。如向蔗糖中加入濃硫酸時，蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀固體，并放出有刺激性氣味的氣體。生成的氣體有H2O、CO2、SO2(3)強氧化性與金屬的反應(yīng)：除Au、Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與濃硫酸作用，如與銅反應(yīng)。實驗操作實驗53實驗說

3、明a.通過可抽動的銅絲來控制反應(yīng)的發(fā)生或停止b浸有堿液的棉花團可以吸收多余的SO2，以防止污染環(huán)境實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面逐漸變黑色b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{色實驗結(jié)論Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學方程式為Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO4SO22H2O常溫下，冷的濃硫酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化，故可用鐵槽車運輸濃H2SO4。與非金屬反應(yīng)加熱時，濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學方程式為C2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CO22SO22H2O。C與濃H2SO4反應(yīng)，體現(xiàn)了濃H2SO4的強氧化性，Cu與

4、濃H2SO4反應(yīng)，體現(xiàn)了濃H2SO4的酸性和強氧化性。4硫酸的工業(yè)流程工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫化物(如黃鐵礦)的原料來制備硫酸。金屬冶煉時產(chǎn)生的含二氧化硫廢氣經(jīng)回收后也可用于制備硫酸。知識點二硫酸根離子的檢驗在實驗室里，通常將溶液先加稀鹽酸酸化，以排除COeq oal(2,3)、Ag等可能造成的干擾，然后加入BaCl2溶液來檢驗SOeq oal(2,4)的存在。知識點三不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化1常見重要化合物名稱及化學式石膏：CaSO42H2O熟石膏：2CaSO42H2O膽礬：CuSO45H2O黃鐵礦：FeS2黃銅礦：CuFeS2芒硝：Na2SO410H2O2硫的常見化合價及代表物化合價代表物

5、2價H2S 、S20價 S4價 SO2、H2SO3、Na2SO36價 SO3、H2SO4、Na2SO43.不同價態(tài)硫元素轉(zhuǎn)化關(guān)系圖微判斷(1)一般把pHH2CO3解析A項，先用鹽酸酸化，排除了COeq oal(2,3)、SOeq oal(2,3)、Ag+等干擾；B項，該溶液中可能含有HSOeq oal(,3)；C項，該氣體可能是Cl2、O3等。答案AD8SO2被認為是造成大氣污染的“首犯”。大氣中的SO2主要來源于化石燃料(煤、石油)的燃燒。下列與SO2污染有關(guān)的是()酸雨現(xiàn)象倫敦“毒霧”事件洛杉磯“光化學煙霧”事件溫室效應(yīng)AB CD解析SO2在空氣中遇水蒸氣和O2形成亞硫酸、硫酸，隨雨水降落

6、到地面，形成“酸雨”。1952年12月5日到8日，倫敦上空出現(xiàn)的“毒霧”4天內(nèi)導致4 000人死亡，事件過后的兩個月內(nèi)還陸續(xù)有8 000人死亡。這種“毒霧”就是工廠排出的SO2氣體引起的。SO2氣體主要可引發(fā)氣管炎、冠心病、肺結(jié)核等。洛杉磯“光化學煙霧”是由汽車排放的尾氣(含碳氫化合物和氮氧化物)造成的。“溫室效應(yīng)”是由CO2等引起的。故正確答案為C項。答案C9下列因果關(guān)系不正確的是()選項原因結(jié)果A植樹造林溫室效應(yīng)BSO2和NO2大量排放酸雨C汽車尾氣的排放光化學煙霧D含氮、磷等元素的生活廢水的大量排放赤潮解析A項，溫室效應(yīng)是CO2的大量排放導致的，植樹造林可降低空氣中CO2的濃度，緩解溫室

7、效應(yīng)；B項，SO2和NO2等酸性氣體的大量排放，會導致酸雨；C項，汽車尾氣中含氮氧化合物、碳氫化合物，可引起光化學煙霧；D項，氮、磷等營養(yǎng)元素可使水體富營養(yǎng)化，引起赤潮。答案A10物質(zhì)的類別和核心元素的化合價是研究物質(zhì)性質(zhì)的兩個重要角度。請根據(jù)如圖所示，回答下列問題：(1)Y的化學式為_，檢驗Y所用的試劑是_。(2)W的濃溶液與銅單質(zhì)在加熱條件下可以發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)的化學方程式為 。(3)欲制備Na2S2O3，從氧化還原角度分析，合理的是_(填序號)。aNa2SSbNa2SO3ScNa2SO3Na2SO4dSO2Na2SO4(4)將X與SO2混合，可生成淡黃色固體。該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物

8、質(zhì)的量之比為_。解析X為氣態(tài)氫化物H2S，Y為硫元素4價的氧化物SO2，Z為硫元素4價的鹽，可以為Na2SO3，W為6價的含氧酸H2SO4。(1)由上述分析可知Y為二氧化硫氣體，二氧化硫具有漂白性可以使品紅溶液褪色，加熱恢復(fù)紅色，所以檢驗二氧化硫的試劑可以是品紅溶液。(2)W的濃溶液是濃硫酸，與銅單質(zhì)在加熱條件下可以發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)的化學方程式為：Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO42H2OSO2。(3)Na2S2O3中S為2價，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價必須分別大于2和小于2，a中S化合價都小于2，c、d中S的化合價都大于2，b符合題意。(4)將X即H

9、2S與SO2混合，可生成淡黃色固體，發(fā)生反應(yīng)：2H2SSO2=3S2H2O，反應(yīng)中H2S做還原劑，SO2做氧化劑，則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為12。答案(1)SO2品紅溶液(2)Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO42H2OSO2(3)b(4)1211鹽酸、硫酸和硝酸是中學階段常見的“三大酸”?，F(xiàn)就硫酸與金屬銅反應(yīng)的情況，回答下列問題：(1)工業(yè)上制備硫酸銅是利用廢銅屑經(jīng)灼燒后，在加熱條件下跟稀硫酸反應(yīng)，有關(guān)的化學方程式是_。不采用銅跟濃硫酸反應(yīng)來制取硫酸銅的原因是_。(2)在一定體積的10 molL1的濃硫酸中加入過量銅片，加熱使之反應(yīng)，被還原的硫酸為0.9

10、mol。則濃硫酸的實際體積_(填“大于”“等于”或“小于”)180 mL。(3)將8 g Fe2O3投入150 mL某濃度的稀硫酸中，再投入7 g鐵粉，充分反應(yīng)后，收集到1.68 L H2(標準狀況)，同時，F(xiàn)e和Fe2O3均無剩余，為了中和過量的硫酸，且使溶液中鐵元素完全沉淀，共消耗4 molL1的NaOH溶液150 mL。則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_。解析(1)加熱條件下，Cu和氧氣反應(yīng)生成CuO：2CuO2eq o(=,sup7()2CuO，CuO和稀硫酸反應(yīng)方程式為CuOH2SO4=CuSO4H2O；濃硫酸和銅反應(yīng)方程式為：Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO4SO2

11、2H2O，生成等量的硫酸銅時需要濃硫酸較多且生成的二氧化硫污染環(huán)境，所以不采用銅跟濃硫酸反應(yīng)來制取硫酸銅。(2)在加熱條件下，濃硫酸和銅反應(yīng)生成二氧化硫，但濃硫酸濃度達到一定值后變?yōu)橄×蛩?，稀硫酸和銅不反應(yīng)，所以當被還原的硫酸為0.9 mol時，則所用濃硫酸的實際體積應(yīng)大于180 mL。(3)該過程中發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、FeH2SO4=FeSO4H2、Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4、FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、2NaOHH2SO4=Na2SO42H2O，最終溶液中的溶質(zhì)是Na2SO4，由原子守恒得eq f(1,2)n(N

12、aOH)n(Na2SO4)n(H2SO4)，則c(H2SO4)eq f(n（NaOH）,20.15L)eq f(4 molL10.15L,20.15L)2 molL1。答案(1)2CuO2eq o(=,sup7()2CuO、CuOH2SO4=CuSO4H2O生成等量的硫酸銅需濃硫酸較多且生成的二氧化硫污染環(huán)境(2)大于(3)2 molL1能 力 練12某課外活動小組的同學，在實驗室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的實驗時，甲同學認為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，而乙同學認為除二氧化硫氣體外，還可能產(chǎn)生氫氣。為了驗證甲、乙兩位同學的判斷是否正確，丙同學設(shè)計了如圖所示實驗裝置(鋅與濃硫酸共熱時產(chǎn)生的氣體為X，且該裝置略去

13、)，試回答下列問題：(1)上述反應(yīng)中生成二氧化硫的化學方程式為_。(2)乙同學認為還可能產(chǎn)生氫氣的理由是_。(3)丙同學在安裝好裝置后，必須首先進行的一步操作是_。(4)A中加入的試劑可能是_，作用是_；B中加入的試劑可能是_，作用是_；E中加入的試劑可能是_，作用是_。(5)可以證明氣體X中含有氫氣的實驗現(xiàn)象是：C中：_，D中：_。如果去掉裝置B，還能否根據(jù)D中的現(xiàn)象判斷氣體X中有氫氣？_(填“能”或“不能”)，原因是_。解析本題對Zn與濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物進行兩種推測，而后設(shè)計裝置進行驗證。設(shè)計時既要驗證有無SO2生成，又要驗證有無H2生成。驗證SO2，可用品紅溶液，驗證H2可利用它的還

14、原性，在加熱條件下讓氣體通過CuO，再通過無水硫酸銅，同時必須注意驗證H2時，應(yīng)考慮空氣中的水蒸氣和從洗氣裝置中帶出的水蒸氣對氫氣檢驗的干擾。答案(1)Zn2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()ZnSO4SO22H2O(2)當Zn與濃H2SO4反應(yīng)時，濃H2SO4濃度逐漸變稀，Zn與稀H2SO4反應(yīng)可產(chǎn)生H2(3)檢查裝置的氣密性(4)品紅溶液檢驗SO2濃H2SO4吸收水蒸氣堿石灰防止空氣中水蒸氣進入D中(5)黑色(CuO)變成紅色(Cu)白色粉末變成藍色不能因為混合氣體中含H2O，會干擾H2的檢驗13SO2是常見的大氣污染物，燃煤是產(chǎn)生SO2的主要原因。工業(yè)上有多種方法可以減少SO2的

15、排放。(1)往煤中添加一些石灰石，可使燃煤過程中產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化成硫酸鈣。該反應(yīng)的化學方程式是_。(2)可用多種溶液做燃煤煙氣中SO2的吸收液。分別用等物質(zhì)的量濃度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，當生成等物質(zhì)的量NaHSO3時，兩種吸收液體積比V(Na2SO3)V(NaOH)_。NaOH溶液吸收了足量的SO2后會失效，可將這種失效的溶液與一定量的石灰水溶液充分反應(yīng)后過濾，使NaOH溶液再生，再生過程的離子方程式是_。(3)甲同學認為BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。為此甲同學設(shè)計如下實驗(夾持裝置和加熱裝置略，氣密性已檢驗)：已知：Na2SO3(固體) H2SO4(濃)eq o(=

16、,sup7()Na2SO4SO2H2O反應(yīng)開始后，A中Na2SO3固體表面有氣泡產(chǎn)生同時有白霧生成；B中有白色沉淀。甲認為B中白色沉淀是SO2與BaCl2溶液反應(yīng)生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。乙同學認為B中的白色沉淀是BaSO4，產(chǎn)生BaSO4的原因是 A中產(chǎn)生的白霧是濃硫酸的酸霧，進入B中與BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀。_。為證明SO2與BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同學對甲同學的實驗裝置做了如下改動并實驗(夾持裝置和加熱裝置略，氣密性已檢驗)：反應(yīng)開始后，A中Na2SO3固體表面有氣泡產(chǎn)生同時有白霧生成；B、C試管中除了有氣泡外，未見其他現(xiàn)象；D中

17、紅色褪去。試管B中試劑是_溶液；滴加濃硫酸之前的操作是_。通過甲、乙兩位同學的實驗，得出的結(jié)論是_。解析(1)根據(jù)題意，碳酸鈣與二氧化硫、氧氣在高溫條件下反應(yīng)生成硫酸鈣，同時生成二氧化碳，所以反應(yīng)的化學方程式為2CaCO32SO2O2eq o(=,sup7(高溫)2CaSO42CO2。(2)假設(shè)生成的NaHSO3物質(zhì)的量都為2 mol，Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3，吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量為1 mol，需1 mol Na2SO3；NaOHSO2=NaHSO3，吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量為2 mol，需2 mol NaOH，假設(shè)Na2SO3溶液和NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度都為c mol

18、L1，兩種吸收液體積比V(Na2SO3)V(NaOH)eq f(1,c)eq f(2,c)12。NaOH溶液吸收了足量的SO2發(fā)生反應(yīng)：NaOHSO2=NaHSO3，與一定量的石灰水溶液充分反應(yīng)NaHSO3Ca(OH)2=CaSO3NaOHH2O，離子反應(yīng)為Ca2OHHSOeq oal(,3)=CaSO3H2O，使NaOH溶液再生。(3)二氧化硫具有還原性，易被氧氣氧化成三氧化硫，三氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸，與BaCl2溶液反應(yīng)，H2SO4BaCl2=BaSO42HCl。滴加濃硫酸之前打開彈簧夾，通入N2，排出裝置中的氧氣，然后滴加濃硫酸，Na2SO3H2SO4(濃)=Na2SO4SO2H2O，A中產(chǎn)生的白霧是濃硫酸