2024-2025學年新教材高中化學第3章物質的性質與轉化第2節(jié)第3課時硫酸酸雨及其防治學案魯科版必修1

PAGE6-第3課時硫酸酸雨及其防治[學習目標]1．駕馭硫酸的性質，濃硫酸的強氧化性。(重點)2．了解酸雨的成因、危害及防治，再次相識硫元素在自然界中的轉化；培育學生的環(huán)保意識。授課提示：對應學生用書第58頁1．純硫酸是一種無色、黏稠、油狀液體，是一種難揮發(fā)性酸。密度大，與水以隨意比混溶，放出大量的熱。濃硫酸的稀釋操作：將濃硫酸沿燒杯內壁緩緩注入盛有水的燒杯中，并用玻璃棒不斷攪拌。2．濃硫酸的化學性質(1)強氧化性①與金屬Cu的反應：2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②使鐵、鋁鈍化：常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁表面生成一層致密的氧化物薄膜而鈍化。因此，冷的濃硫酸可以用鐵質或鋁質容器儲存。③與非金屬C的反應：2H2SO4(濃)＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)吸水性：濃硫酸有劇烈的吸水性，常用作干燥劑。(3)脫水性：能把紙屑、棉花等物質中的氫、氧元素按2∶1的比例脫去。3．(1)酸雨的形成：排入空氣中的二氧化硫和三氧化硫在氧氣和水蒸氣的共同作用下，形成酸霧。硫的氧化物形成酸雨的主要反應有：①2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(粉塵等催化))2SO3；②SO3＋H2O=H2SO4；③SO2＋H2OH2SO3；④2H2SO3＋O2=2H2SO4。(2)酸雨的防治措施：從實際狀況動身，對酸性物質的排放加以限制；變更能源結構，開發(fā)利用氫能、風能、太陽能等清潔能源，從根本上解決問題?！龆嗑S思索·自主預習1．導致下列現象的主要緣由與排放SO2有關的是()A．酸雨 B．光化學煙霧C．臭氧空洞 D．溫室效應答案：A2．下列化學反應中濃H2SO4只起酸性作用的是()A．Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2OB．2FeO＋4H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2OC．CuO＋H2SO4(濃)=CuSO4＋H2OD．C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O答案：C3．下列關于濃硫酸和稀硫酸的敘述正確的是()A．常溫時都能與鐵發(fā)生反應，放出氣體B．加熱時都能與銅發(fā)生反應C．都能做氣體干燥劑D．硫元素的化合價都是＋6價答案：D4．若下列物質長期存放在敞口容器中，質量肯定會增加的是()A．濃硫酸 B．濃鹽酸C．膽礬晶體 D．Na2CO3·10H2O答案：A授課提示：對應學生用書第59頁要點一濃硫酸的三大特性試驗操作試驗現象試驗結論①銅片漸漸溶解；②銅片表面有氣泡產生；③試管中溶液漸漸變成藍色；④品紅溶液褪色濃硫酸具有強氧化性濃硫酸可做干燥劑濃硫酸具有吸水性用玻璃棒蘸取濃硫酸在紙上寫字濃硫酸具有脫水性[歸納總結]濃硫酸的三大特性1．吸水性：濃硫酸有劇烈的吸水性(汲取游離的水)，常用作干燥劑?？梢愿稍镏行?如：H2、O2、N2、Cl2)和酸性的氣體(如：HCl、SO2、CO2、NO2)，不能干燥堿性的氣體(如：NH3)和還原性的氣體(如：HBr、HI、H2S等)。裝置如圖：2．脫水性：濃硫酸把蔗糖、木屑、紙屑和棉花等有機物中的氫原子和氧原子按氫、氧原子個數的比2∶1脫去水，有機物被脫水后生成了黑色的炭(碳化)。例如：藍色石蕊試紙eq\o(→,\s\up7(濃硫酸))紅→黑3．強氧化性：(1)與金屬的反應：①鈍化：常溫下，濃H2SO4使鐵、鋁表面生成一層致密的氧化物薄膜而鈍化，阻擋了內部金屬接著與硫酸發(fā)生反應。所以常溫下可以用鐵槽車或鋁槽車運輸濃硫酸。②與不活潑金屬的反應：2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)與非金屬的反應紅熱的焦炭與濃硫酸的反應：2H2SO4(濃)＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O，硫單質與濃硫酸的反應：2H2SO4(濃)＋Seq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O。4．硫酸工業(yè)制備原理(1)生產流程：FeS2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(②))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(③))H2SO4(2)涉及的化學方程式：①煅燒黃鐵礦：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2；②二氧化硫的催化氧化：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3；③制得硫酸：SO3＋H2O=H2SO4[問題探究]1．濃硫酸與稀硫酸的氧化性有什么區(qū)分？金屬與濃硫酸反應能否置換出氫氣？答案：濃硫酸的氧化性是＋6價硫原子得電子，是強氧化性；稀硫酸的氧化性為H＋得電子，是弱氧化性。金屬與濃硫酸反應不能置換出氫氣，還原產物是二氧化硫。2．在常溫下，鐵、鋁在濃硫酸中發(fā)生鈍化，故常溫時濃硫酸可用鐵質或鋁質容器儲存。但是在加熱的條件下，濃硫酸不僅能跟鐵、鋁反應，還能與絕大多數金屬反應。能否說常溫下濃H2SO4與Fe、Al不反應？并說明其緣由。答案：不能。常溫下，濃H2SO4將Fe、Al的表面氧化，形成一層致密的氧化物薄膜。3．在反應：2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O中體現了濃H2SO4的什么性質？如何體現？氧化劑與還原劑的物質的量之比是多少？答案：此反應中濃H2SO4表現了強氧化性和酸性。強氧化性的標記是＋6價硫原子得電子生成了SO2，表現酸性的標記是生成了硫酸鹽。氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶1。4．稀釋濃硫酸和銅片反應后的混合液時，能否將水干脆倒入試管中？如何操作？答案：反應后的混合液中有濃H2SO4剩余，不能將水干脆倒入試管中。應當將試管中的溶液沿燒杯內壁緩緩地倒入盛有水的燒杯中，同時用玻璃棒不斷攪拌。[探究應用]用如圖所示試驗裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應。下列試驗不合理的是()A．上下移動①中銅絲可限制生成SO2的量B．②中選用品紅溶液驗證SO2的生成C．③中選用NaOH溶液汲取多余的SO2D．為確認生成了CuSO4，向①中加水，視察顏色解析：上下移動①中銅絲，可使反應隨時發(fā)生和停止，A合理；SO2可使品紅溶液褪色，B合理；2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，C合理；①中有過量的濃硫酸，干脆向①中加水，水易沸騰濺出而引發(fā)試驗事故，D項不合理。答案：D要點二SOeq\o\al(2－,4)的檢驗[問題探究]檢驗SOeq\o\al(2－,4)的正確操作方法：被檢液eq\o(→,\s\up7(加足量鹽酸酸化))取清液eq\o(→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有無白色沉淀(推斷有無SOeq\o\al(2－,4))先加稀鹽酸的目的是防止COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋干擾，再加BaCl2溶液，有白色沉淀產生?？赡馨l(fā)生反應的離子方程式：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O、SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓。[探究應用]檢驗某溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)時，為了防止Ag＋、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等離子的干擾，下列試驗方案比較嚴密的是()A．先加稀鹽酸將溶液酸化，再滴加BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀B．先加稀硝酸將溶液酸化，再滴加BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀C．向溶液中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀D．向溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀答案：A[歸納總結](1)只加可溶性鋇鹽，不酸化。誤將COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)、SOeq\o\al(2－,3)等干擾離子推斷成SOeq\o\al(2－,4)。因上述離子會產生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。(2)誤將Ag＋推斷成SOeq\o\al(2－,4)。如向待測液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀鹽酸白色沉淀不溶解便斷定含SOeq\o\al(2－,4)。其錯誤是未留意溶液中不含SOeq\o\al(2－,4)，而含Ag＋時也會產生同樣的現象：Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)。(3)誤將SOeq\o\al(2－,3)推斷成SOeq\o\al(2－,4)。如向待測液中滴加用稀鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便誤以為有SOeq\o\al(2－,4)。該錯誤是未留意在酸性環(huán)境中NOeq\o\al(－,3)具有強氧化性，發(fā)生反應：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,3)=BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。學科素養(yǎng)培育(十六)——科學精神與社會責任授課提示：對應學生用書第60頁[培育方向]具有嚴謹求實的科學看法，具有探究未知、崇尚真理的意識；贊許化學對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念，能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值推斷。[素養(yǎng)特訓]為探究銅與濃硫酸的反應，甲、乙兩同學分別設計了圖1、圖2所示裝置，將足量銅和10mL18mol·L－1的濃硫酸共熱，直到無氣體生成為止(假定反應前后試管中溶液的體積不變)。圖1圖2(1)比較兩試驗裝置，圖2裝置的優(yōu)點是①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(2)①甲同學依據所學的化學學問認為還有肯定量的H2SO4剩余，其理論依據是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②下列藥品能夠用來證明反應結束后的試管中有H2SO4剩余的是________(填序號)。A．鐵粉 B．氯化鋇溶液C．銀粉 D．碳酸氫鈉溶液(3)乙同學在試驗結束后拆除圖2裝置時，在不打開橡膠塞的狀況下，為使裝置中的殘留氣體完全被汲取，應實行的操作是___________________________________________。解析：(1)比較兩個試驗裝置，圖2裝置的優(yōu)點是通過銅絲的上下抽動可以限制反應的進行；用NaOH溶液能更好地汲取SO2，削減有毒氣體的排放，更環(huán)保；停止加熱時，圖2裝置中的玻璃導管能平衡壓強，防止倒吸現象的發(fā)生。(2)①Cu與濃硫酸發(fā)生反應Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，隨著反應的進行，濃硫酸會變成稀硫酸，而稀硫酸不與銅反