高二化學第二冊教師用書：硫酸含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時硫酸課前自主預習一、硫酸的制備1．古代制法加熱膽礬（CuSO4·5H2O)或綠礬（FeSO4·7H2O）制取硫酸.2．現(xiàn)代工業(yè)制法--接觸法二、硫酸的性質(zhì)1．稀硫酸的化學性質(zhì)具有酸的通性，溶于水完全電離：H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al（2－，4)。2．濃硫酸的特性（1)吸水性濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結晶水，故常用作干燥劑.(2）脫水性濃硫酸能按水的組成比脫去紙、棉布、木條等有機物中的氫、氧元素.向蔗糖中加入濃硫酸時，觀察到的現(xiàn)象有:①蔗糖變黑;②蔗糖體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭；③放出有刺激性氣味的氣體。（3）強氧化性①與金屬的反應：除金、鉑以外的絕大多數(shù)金屬都能與濃硫酸作用。常溫下,Fe、Al遇濃硫酸發(fā)生鈍化。與銅反應的實驗探究②與非金屬的反應濃硫酸與木炭的反應:2H2SO4（濃）＋Ceq\o（=，\s\up17(△）)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．硫酸的用途(1）重要的化工原料，實驗室必備的重要試劑。(2）工業(yè)上可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。（3)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸，作干燥劑等。三、硫酸鹽課堂互動探究硫酸的制備工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設備及生產(chǎn)流程如下圖：根據(jù)上圖回答下列問題：（1）填寫下列各進口或出口物質(zhì)的名稱：A含硫礦石（如FeS2）;B爐渣;C二氧化硫、氧氣；D尾氣(SO2、O2)。（2）接觸法制硫酸分為三個階段,填寫下表：濃硫酸與稀硫酸1．濃硫酸與稀硫酸的比較2。濃硫酸與稀硫酸的鑒別方法（1)取少量蒸餾水,向其中加入少量試樣，能夠放出大量熱的為濃硫酸，反之為稀硫酸。(2）觀察狀態(tài)：為黏稠狀液體的是濃硫酸，而黏稠度較小的是稀硫酸。（3)取體積相等的兩液體，用手掂掂,質(zhì)量較大的是濃硫酸。（4)取少量試樣，向其中加入鐵片，若能夠產(chǎn)生大量氣泡的則為稀硫酸：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑；若無明顯現(xiàn)象(鈍化），則為濃硫酸.（5）用玻璃棒分別蘸取試樣在紙上寫字,立即變黑(濃硫酸的脫水性）的為濃硫酸，另一種為稀硫酸.濃硫酸的特性1．濃硫酸吸水性和脫水性的區(qū)別濃硫酸吸水是把物質(zhì)本身中自由的水或結晶水吸收。濃硫酸脫水是把本身不含水的有機物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去.所以二者的本質(zhì)區(qū)別是物質(zhì)中有沒有現(xiàn)成的水分子。濃硫酸能夠吸收空氣中的水分和其他物質(zhì)表面的水分，因此濃硫酸常用作干燥劑。但是它不能用來干燥堿性氣體（如NH3）和強還原性氣體(如H2S）。2．濃硫酸的強氧化性的表現(xiàn)（1）Fe、Al的鈍化。常溫下，當Fe、Al等較活潑金屬遇到濃硫酸時，會與濃硫酸發(fā)生反應，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。(2)與不活潑金屬和非金屬的反應。由于濃硫酸具有強氧化性，故存在與稀硫酸不同的化學性質(zhì)，能夠與不活潑金屬或非金屬發(fā)生反應，反應過程中有如下規(guī)律：①反應要加熱;②還原產(chǎn)物一般是SO2。一般金屬被氧化為高價態(tài)的硫酸鹽,非金屬被氧化為高價態(tài)氧化物或含氧酸；③濃硫酸與金屬反應時，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強氧化性，而與非金屬反應時,只表現(xiàn)強氧化性;④隨著反應的進行,濃硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反應就停止。典例題組訓練題組一硫酸的制備1．在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是(D)A．黃鐵礦煅燒前要粉碎，因為大塊黃鐵礦不能燃燒B．從沸騰爐出來的氣體只有SO2C．SO2氧化成SO3,SO2能全部轉化為SO3D．SO3用98。3%的濃H2SO4吸收,目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全解析：將黃鐵礦粉碎是使其增大與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，并不是大塊黃鐵礦不能燃燒。從沸騰爐出來的氣體除SO2外,還有雜質(zhì)氣體、O2等。SO2轉化為SO3為可逆反應，正、逆反應同時進行，故SO2不可能全部轉化為SO3。SO3轉化為H2SO4,若直接用水吸收，會形成大量酸霧，導致SO3吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98。3％的濃硫酸作為吸收劑，則不會出現(xiàn)酸霧，吸收SO3更充分。2．（雙選)右圖為工業(yè)制硫酸的三設備之一的吸收塔。下列說法錯誤的是(BC)A．從①處通入SO3,整個吸收操作采取逆流的形式B．從②處噴出98.3％的硫酸，瓷環(huán)的作用是防止暴沸C．從③處導出的氣體只含有少量SO2，可直接排入大氣D．從④處流出的是更濃的硫酸解析:首先明確該裝置(設備)在吸收SO3過程中是采用逆流原理進行吸收的，即98.3%的硫酸是從吸收塔頂噴下,而SO3是從吸收塔底部通入的。這樣有利于氣、液的充分接觸，吸收效果好，而不是防止暴沸。從吸收塔上部導出的氣體是N2、沒有起反應的O2和少量SO2，直接排入大氣會污染環(huán)境,所以應用吸收劑吸收或循環(huán)使用.工業(yè)制硫酸的注意事項1在沸騰爐中煅燒黃鐵礦時,要把礦石粉碎，目的是增大黃鐵礦與O2的接觸面積,使反應加快，提高原料利用率。2爐氣進入接觸室前要凈化,目的是除去爐氣中的雜質(zhì)，防止催化劑中毒及對設備造成不利影響.3接觸室內(nèi)使用熱交換器的目的是利用SO2和O2反應放出的熱量預熱輸入設備的氣體，冷卻反應后的氣體。4在吸收塔內(nèi)用98。3％的濃H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3時，易形成酸霧,吸收速率慢，而用98.3％的濃H2SO4吸收SO3時，吸收SO3的速率快，不形成酸霧，吸收完全。題組二濃硫酸的性質(zhì)3．濃硫酸具有以下五種性質(zhì)：A．強酸性B．強氧化性C．高沸點、難揮發(fā)性D．脫水性E．吸水性以下過程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？(1)熱的濃硫酸與銅片反應AB(填字母，下同)。（2）熱的濃硫酸與木炭反應B。（3）濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體E。（4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸B。（5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末E。（6)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體B。（7）濃硫酸使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙先變紅后變黑AD。解析:（1）濃硫酸在加熱條件下將不活潑的金屬銅轉化成硫酸銅，不僅表現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性,還表現(xiàn)了酸性。(2)熱的濃硫酸與木炭反應,只體現(xiàn)強氧化性。（3）濃硫酸吸收待干燥氣體中的水蒸氣，表現(xiàn)吸水性。(4)常溫下，濃硫酸和鋁、鐵反應，在金屬表面生成一層致密的氧化物薄膜,阻止內(nèi)部的金屬和濃硫酸繼續(xù)反應，體現(xiàn)了濃硫酸的氧化性.（5)濃硫酸能吸收膽礬晶體中的結晶水，使之變成無水硫酸銅白色粉末，表現(xiàn)吸水性。（6)濃硫酸具有強氧化性，而HBr、HI、H2S具有強還原性.（7)濃硫酸既具有酸的通性，可使酸堿指示劑變色，又具有脫水性,可使有機物炭化.吸水性與脫水性的區(qū)別：題組三濃硫酸的強氧化性4．用如圖所示實驗裝置（夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應.下列實驗操作不合理的是(D）A．上下移動①中銅絲可控制SO2的量B．②中選用品紅溶液驗證SO2的生成C．③中選用NaOH溶液吸收多余的SO2D．為確認CuSO4生成，向①中加水，觀察顏色解析：Cu＋2H2SO4(濃）eq\o（=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，當向上移動①中銅絲時，銅絲與濃H2SO4脫離接觸，反應停止;當向下移動時,銅絲與濃H2SO4接觸，生成SO2，故可以控制SO2的量,A項正確；SO2可使品紅溶液褪色,加熱后又恢復紅色，因此可以使用品紅溶液檢驗SO2，B項正確；SO2直接排放會污染大氣，可用NaOH溶液吸收，SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，C項正確;反應后，①中仍含有大量的H2SO4，直接向①中加水，容易使水沸騰而濺出，造成危險。應待①中溶液冷卻后，把試管①中的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管中，溶液變藍，可以確認CuSO4的生成，D項錯誤.5．在化學課上，圍繞濃硫酸的化學性質(zhì)進行了如下實驗探究：將適量的蔗糖放入燒杯中,加入幾滴水，攪拌均勻。然后加入適量濃硫酸，迅速攪拌，放出大量的熱，同時觀察到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體。請回答:（1）生成的黑色(單質(zhì))物質(zhì)是C(填化學式).（2）這種黑色物質(zhì)繼續(xù)與濃硫酸作用會產(chǎn)生兩種氣體，其中一種氣體有刺激性氣味，是大氣的主要污染物之一，這種刺激性氣味的氣體成分是SO2（填化學式)，這種黑色物質(zhì)繼續(xù)與濃硫酸作用，產(chǎn)生兩種氣體的化學方程式為C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。（3）據(jù)蔗糖與濃硫酸反應的實驗現(xiàn)象，說明濃硫酸具有CD(填序號).A．酸性B．吸水性C．脫水性D．強氧化性(4）將實驗(2)產(chǎn)生的刺激性氣味氣體通入品紅溶液,可以看到品紅溶液褪色，說明這種氣體具有漂白性；將（2）中產(chǎn)生的刺激性氣味的氣體通入水中可生成一種不穩(wěn)定、易分解的酸，請寫出該反應的化學方程式SO2＋H2OH2SO3.解析：（1)蔗糖的化學式為C12H22O11,向蔗糖中加入濃硫酸，濃硫酸將蔗糖中的H、O以21的組成脫去,生成的黑色單質(zhì)為C。（2)黑色物質(zhì)為C，C繼續(xù)與濃硫酸反應生成CO2、SO2和H2O,產(chǎn)生的兩種氣體為CO2和SO2，CO2是無色無味的氣體，SO2是無色有刺激性氣味的氣體，刺激性氣味的氣體成分為SO2，C與濃硫酸加熱時反應的化學方程式為C＋2H2SO4(濃）eq\o(=，\s\up17(△））CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。（3）由蔗糖逐漸變黑說明濃硫酸具有脫水性,由C與濃硫酸反應產(chǎn)生兩種氣體說明濃硫酸具有強氧化性，該過程說明濃硫酸具有脫水性和強氧化性,C、D正確。(4）實驗（2）產(chǎn)生的刺激性氣味氣體為SO2，SO2具有漂白性，SO2通入品紅溶液中，可以看到品紅溶液褪色。SO2屬于酸性氧化物，通入水中SO2會與水反應生成不穩(wěn)定、易分解的H2SO3,反應的化學方程式為SO2＋H2OH2SO3。足量的活潑金屬Zn與濃硫酸反應時，開始階段濃硫酸體現(xiàn)其強氧化性，產(chǎn)生SO2氣體,隨著反應的進行，當濃硫酸變?yōu)橄×蛩釙r，Zn與稀硫酸反應產(chǎn)生H2.在常溫下，鐵、鋁遇到濃H2SO4鈍化，但是加熱條件下,不會鈍化。核心素養(yǎng)1．濃H2SO4的特性2.濃硫酸與Cu、C反應的化學方程式：Cu＋2H2SO4(濃）eq\o（=，\s\up17(△）)CuSO4＋SO2↑＋2H2O、C＋2H2SO4(濃）eq\o（=,\s\up17（△)）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4鈍化,可用鋁（或鐵）槽車運輸濃硫酸。提醒:①H2SO4是高沸點、難揮發(fā)性的強酸，利用這一性質(zhì)可以制取HCl和HF:H2SO4（濃）＋NaCleq\o（=，\s\up17(微熱）)NaHSO4＋HCl↑,CaF2＋H2SO4=CaSO4＋2HF↑。②由“量變”引起的“質(zhì)變”：金屬(如Cu、Zn等)與濃H2SO4反應時,要注意H2SO4濃度對反應產(chǎn)物的影響。開始階段產(chǎn)生SO2氣體，隨著反應的進行，H2SO4的濃度變小,最后變?yōu)橄2SO4,Cu與稀H2SO4不反應,Zn與稀H2SO4反應生成H2而不是SO2。【例1】（雙選)下列關于硫酸的敘述中，正確的是()A．濃硫酸具有脫水性，因而能使蔗糖炭化B．濃硫酸有強氧化性，可貯存在鋁、鐵容器中C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體D．稀釋濃硫酸時，應將水沿著器壁慢慢加入濃硫酸中，并用玻璃棒不斷攪拌【解析】使蔗糖炭化,表現(xiàn)濃硫酸的脫水性，A正確；濃硫酸雖具有強氧化性，但可與鋁、鐵在常溫下發(fā)生鈍化反應，在表面生成一層致密的氧化膜，故可貯存在鋁、鐵容器中，B正確；濃硫酸與氨氣反應，不能用于干燥氨氣,C錯誤；濃硫酸密度比水大，稀釋濃硫酸時，應防止酸液飛濺,應將濃硫酸沿著器壁慢慢加入水中,并用玻璃棒不斷攪拌，D錯誤?！敬鸢浮緼B【例2】（1)用過量的鋅與濃H2SO4反應，某同學認為除了生成SO2外,還有H2產(chǎn)生，理由是_____________________________.(2)用過量銅片與含0。2molH2SO4的濃H2SO4共熱足夠長時間，甲認為產(chǎn)生的SO2少于0。1mol,理由是__________________；而乙同學認為產(chǎn)生的SO2為0。1mol，理由是_____________。（3）實驗證明在低溫下銅不能與O2反應,也不能與稀H2SO4共熱發(fā)生反應，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀H2SO4中并通入空氣來制備CuSO4溶液的。銅屑在此狀態(tài)下被溶解的化學方程式為_________________________________________________________。利用銅制備CuSO4的另一種方法為_____________________(用化學方程式表示）。以上兩種方法________(填“前"或“后”）者較好，原因是___________________________________。【解析】濃H2SO4與金屬反應時，隨著反應的進行，H2SO4的量不斷減少，硫酸由濃變稀，稀H2SO4可與鋅反應產(chǎn)生氫氣，但稀H2SO4不與銅反應。在稀H2SO4存在的條件下，Cu與O2在加熱條件下反應生成堿性氧化物CuO，并迅速溶解在熱的稀H2SO4中生成CuSO4?！敬鸢浮浚?)Zn過量，隨著反應的進行,濃H2SO4變稀，稀H2SO4可與Zn反應產(chǎn)生H2(2)由反應Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△））CuSO4＋SO2↑＋2