高中化学专题4硫氮和可持续发展含硫化合物的性质和应用

学习目标定位1 知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用 2 熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 根据上图回答下列问题 1 填写下列各进口或出口物质的名称 A 如 B C D 工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图 含硫矿石 炉渣 一 硫酸的制备 二氧化硫 氧气 FeS2 尾气 SO2 O2 2 接触法制硫酸分为三个阶段 填写下表 硫黄或含硫矿石 硫铁矿 空气 98 3 的浓H2SO4 沸腾炉 接触室 吸收塔 2Fe2O3 8SO2 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 工业制硫酸的注意事项 1 在沸腾炉中煅烧黄铁矿时 要把矿石粉碎 目的是 2 炉气进入接触室前要净化 目的是 3 接触室内使用热交换器的目的是 4 在吸收塔内用98 3 的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是 增大黄铁矿与O2的 接触面积 使反应加快提高原料利用率 除去炉气中的杂质 防止催化剂中毒 及对设备造成不利影响 利用SO2和O2反应放出的热量预热输入 设备的气体 冷却反应后的气体 用水吸 收SO3时 易形成酸雾 吸收速率慢 而用98 3 的浓H2SO4吸收SO3时 吸收SO3的速率快 不形成酸雾 吸收完全 例1在硫酸的工业制法中 下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是A 黄铁矿煅烧前要粉碎 因为大块硫铁矿不能燃烧B 从沸腾炉出来的气体只有SO2C SO2氧化成SO3 SO2能全部转化为SO3D SO3用98 3 的浓H2SO4吸收 目的是防止形成酸雾 以便使SO3吸收完全 答案 解析 解析将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积 使燃烧更快 更充分 并不是大块黄铁矿不能燃烧 从沸腾炉出来的气体除SO2外 还有SO3 O2等 SO2转化为SO3为可逆反应 正 逆反应同时进行 故SO2不可能全部转化为SO3 SO3转化为H2SO4 若直接用水吸收 会形成大量酸雾 导致SO3吸收不完全 工业生产中用98 3 的浓硫酸作为吸收剂 则不会出现酸雾 吸收SO3更充分 请回答下列问题 1 写出沸腾炉内煅烧硫铁矿的反应方程式 例2工业上制硫酸的设备分为三大部分 沸腾炉 接触室 吸收塔 下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的 用于探究工业上为何采用98 3 的浓硫酸吸收三氧化硫 答案 解析 4FeS2 11O22Fe2O3 8SO2 解析乙装置相当于接触室 将SO2催化氧化为SO3 由于该反应是一个可逆反应 故从乙装置中出来的气体中含有SO2 O2 SO3 丙装置相当于吸收塔 用浓硫酸吸收SO3 丁装置是用水吸收SO3 SO3溶于水会放出大量的热 使水汽化为水蒸气 从而形成酸雾 本实验中缺少尾气吸收装置 2 下图中的乙 丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的 3 从乙装置中出来的气体有 4 丙装置的作用为 丁中的现象为 5 本实验设计还存在的较明显缺陷是 接触室 吸收塔 SO2 O2 SO3 吸收SO3 有酸雾产生 缺少尾气吸收装置 答案 1 将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中 其质量的变化是 变化的原因是 若将一瓶浓盐酸 或浓硝酸 敞口放置在空气中 其质量的变化是 原因是 2 将一定量的蔗糖放入小烧杯中 加入浓硫酸 观察到的现象是 发生反应的化学方程式是C12H22O11 增大 浓硫酸能吸收空气中的水蒸气 二 浓硫酸的特性 减小 浓盐酸 或浓硝酸 易挥发 溶质减少 白色蔗 糖变黑 体积膨胀 变成疏松多孔的海绵状的炭 并放出有刺激性气味 的气体 12C 11H2O 相关视频 3 按表中图示装置完成实验 将有关反应现象及实验结论填入表中 变黑 有气泡逸出 逐渐变为无色 逐渐变为红色 变为蓝色 相关视频 浓硫酸的特性 1 吸水性 浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的 混在固体中的湿存水 结晶水合物中的结晶水 在实验室里常用浓硫酸作 2 脱水性 浓硫酸可以使有机化合物中的从有机物中 脱离 出来 结合生成 3 强氧化性 浓硫酸能与大多数金属反应 生成高价态金属的硫酸盐 本身一般被还原为 常温下 冷的浓硫酸能使Fe Al发生钝化 故可用铝槽车运输浓H2SO4 水蒸气 干燥剂 氢 氧元素按水的组成 水分子 SO2 与非金属反应浓硫酸可将碳 磷等非金属单质氧化成 本身被还原为 加热时 浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C 2H2SO4 浓 CO2 2SO2 2H2O 高价态的氧化物或含氧酸 SO2 例3浓硫酸具有A 强酸性 B 强氧化性 C 高沸点 难挥发性 D 脱水性 E 吸水性等性质 以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质 请将答案的字母分别填入括号中 1 用NaCl固体和浓H2SO4在加热条件下制氯化氢气体 答案 解析 C 解析浓硫酸具有高沸点 难挥发性 氯化氢气体易挥发 2 用磷矿物 主要成分是Ca3 PO4 2 和硫酸反应制磷酸 答案 解析 A 解析磷酸是高沸点的中强酸 利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸 3 浓硫酸干燥H2 O2 Cl2 HCl和SO2等气体 E 解析浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气 4 常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸 B 解析常温下 浓硫酸和铝 铁反应 在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜 阻止内部的金属和浓硫酸继续反应 5 胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末 答案 解析 E 解析浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水 使之变成无水硫酸铜白色粉末 6 不能用浓硫酸干燥HBr HI和H2S等气体 B 解析浓硫酸具有强氧化性 而HBr HI H2S具有强还原性 7 浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑 AD 解析浓硫酸既具有酸的通性 可使酸碱指示剂变色 又具有脱水性 可使有机物炭化 规律总结 规律总结浓H2SO4强氧化性的理解 1 浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区别 2 常温下 Fe Al遇浓H2SO4 钝化 钝化 不是不反应 而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应 加热条件下 Fe Al与浓硫酸反应而不会 钝化 例4实验证明铜在低温下不能和O2发生反应 也不能和稀硫酸共热发生反应 但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液 铜屑在此状态下发生的一系列化学反应的化学方程式为 利用铜和浓H2SO4在加热条件下也能制备CuSO4溶液 其化学方程式为 以上两种方法哪种好 原因是 答案 解析 规律总结 2Cu O22CuO CuO H2SO4 稀 CuSO4 H2O Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 第一种方法好 制得相同质量的产品 第一种方法消耗的硫酸少 第二种方法生成SO2 会造成大气污染 第一种方法节约能源 解析在稀硫酸存在的条件下 Cu与O2反应后的生成物迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4 第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应 浓H2SO4会被还原为SO2 其利用率降低且生成的气体有毒 规律总结 规律总结浓H2SO4与金属反应的规律 1 H后面的金属Cu需要加热条件 H前面的金属Zn常温下即反应 浓H2SO4被还原为SO2 金属被氧化为高价态硫酸盐 浓H2SO4足量 2 浓H2SO4与金属反应时 既表现酸性又表现强氧化性 3 随着反应的进行 H2SO4浓度变小 变为稀H2SO4 1 工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式 学习小结 2 稀硫酸具有酸的通性 浓硫酸具有三大特征 吸水性 脱水性和强氧化性 达标检测 1 正误判断 正确的打 错误的打 1 在接触法制硫酸中 矿石粉碎的目的是为了增大反应物的接触面积 使反应更充分 2 在吸收塔内 是用浓硫酸吸收SO3而不是用水 目的是为了防止形成酸雾 腐蚀设备 3 在SO2的氧化过程中 若O2充足 SO2可全部转化为SO3 1 2 3 4 5 答案 6 2 下列关于硫酸的说法正确的是 填序号 1 在常温下 浓硫酸与Fe和Al发生 钝化 说明常温下浓H2SO4与Fe和Al都不反应 2 浓硫酸具有强氧化性 稀硫酸不具有氧化性 3 常温下将铜片放入浓硫酸中 无明显变化 说明铜在浓硫酸中发生 钝化 4 将浓H2SO4滴到湿的蔗糖表面 固体变黑膨胀并有刺激性气味气体生成 说明浓H2SO4有脱水性 吸水性和强氧化性 5 浓H2SO4具有强氧化性 SO2具有还原性 所以浓H2SO4不能干燥SO2 6 浓H2SO4具有吸水性 所以浓H2SO4可以干燥H2 CO NH3 H2S HI HBr等气体 7 浓H2SO4与过量的Cu反应与浓H2SO4与过量的Zn反应的原理完全一样 1 2 3 4 5 答案 4 6 3 下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中正确的是A 常温时都能与铁发生反应 放出气体B 加热时都能与铜发生反应C 都能作为气体干燥剂D 硫元素的化合价都是 6价 解析常温时浓硫酸使铁钝化 铜与稀硫酸常温和加热时都不反应 浓硫酸有吸水性可以作干燥剂 稀硫酸不能作干燥剂 1 2 3 4 5 答案 解析 6 4 浓H2SO4在实现下列物质的转化过程中 既表现出氧化性 又表现出酸性的是 Cu CuSO4 C CO2 FeO Fe2 SO4 3 Fe2O3 Fe2 SO4 3A B C D 1 2 3 4 5 答案 解析 6 解析 正确 浓硫酸表现出强氧化性 将Cu氧化为Cu2 自身还原为SO2 同时生成了盐 CuSO4 体现了浓硫酸的酸性 只体现了浓硫酸的强氧化性 既体现了浓硫酸的强氧化性 将 2价Fe氧化为 3价Fe 同时又生成了盐 Fe2 SO4 3 体现了浓硫酸的酸性 只体现了浓硫酸的酸性 1 2 3 4 5 6 5 向50mL18mol L 1的H2SO4溶液中加入足量的铜片 加热使之反应 则充分反应后 被还原的H2SO4的物质的量A 小于0 45molB 等于0 45molC 在0 45mol和0 90mol之间D 大于0 90mol 解析根据反应 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 若50mL18mol L 1的H2SO4与铜完全反应 被还原的H2SO4的物质的量为0 45mol 而实际上 随着反应的进行 H2SO4的浓度逐渐变稀 铜与稀H2SO4不反应 故被还原的H2SO4的物质的量小于0 45mol 1 2 3 4 5 答案 解析 6 6 将适量的蔗糖放入烧杯中 加入少量水 搅拌均匀 然后加入适量浓硫酸 迅速搅拌 放出大量的热 同时观察到蔗糖逐渐变黑 体积膨胀 并放出有刺激性气味的气体 1 生成的黑色物质是 填化学式 1 2 3 4 5 答案 解析 6 C 解析浓硫酸具有脱水性 能将蔗糖中的H O原子以H2O 2 1 的形式脱去 蔗糖脱水后只剩下C元素 故黑色物质是单质C 2 体积膨胀 并放出有刺激性气味的气体 写出对应的化学方程式 1 2 3 4 5 答案 解析 6 C 2H2SO4 浓 CO2 2SO2 2H2O 解析蔗糖脱水炭化放出大量的热 碳与浓硫酸在加热条件下反应 C 2H2SO4 浓 CO2 2SO2 2H2O 3 在 2 的反应中 体现浓硫酸具有 填序号 酸性 吸水性 脱水性 强氧化性 1 2 3 4 5 答案 解析 6 解析碳与浓硫酸的反应中 浓硫酸被还原为SO2 浓硫酸表现出强氧化性 向80mL浓硫酸中加入56g铜片 加热 至不再