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专题4 第一单元 硫酸的制备和性质阳光化学吴一、教学目标：1.理解工业上生产硫酸的基本原理、基本步骤和有关的化学反应。2.掌握浓硫酸的特性和硫酸、硫酸盐的应用。二、教学重难点：1.教学重点：硫酸的工业制法；浓硫酸的特性。2.教学难点浓硫酸的特性。三、教学方法：四、教学过程（一）课程讲授：在电镀前，内层的金属的表面通常会有一层氧化膜，这层氧化膜会影响镀层金属的附着，使其不够均匀和光滑，不够美观，所以，在电镀前，先要进行金属表面的清洗，那么，思考一下，用什么试剂来清洗呢？【回答】：金属氧化膜，可以用稀酸来清洗。那么，在化学上，最常用的酸是什么？【回答】：稀盐酸或稀硫酸。【提问】工业上硫酸生产企业是如何生产硫酸的呢？硫酸的制备和性质一、硫酸的工业制法接触法：投影展示：1.工业制硫酸的原料？ FeS22.工业制硫酸分为几个阶段？每个阶段的反应原理？用到的设备？3.工业制硫酸的生产流程？4.如何使矿石燃烧充分？5.炉气在进入接触室之前应怎样处理？为什么？6.为何要使用热交换器？ 7.SO3如何被吸收？为什么？硫酸的工业制法生产阶段生产设备发生的反应二氧化硫制取和净化燃烧炉（沸腾炉）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2或S+O2=SO2二氧化硫氧化成三氧化硫接触室2SO2+O22SO3三氧化硫的吸收和硫酸的生成吸收塔SO3H2O=H2SO4问题的解答问题2、3的解答见表格。问题1.工业制硫酸的原料为硫或黄铁矿（主要成分是FeS2）、空气、水和浓硫酸。问题4：粉碎矿石，并鼓入空气，使矿石在燃烧炉内上下翻腾而充分反应，所以，燃烧炉又名沸腾炉。问题5：炉气在进入接触室之前应进行净化处理，防止“催化剂中毒”，影响催化剂的作用。问题6：可逆反应2SO2O22SO3 的正向为放热反应，为了提高反应的转化率，就应该保持一定的温度，反应温度不能过高。所以，可通过热交换器将热量传递给刚进入接触室的需加热的冷的气体。问题7：吸收三氧化硫时用浓硫酸作吸收剂而不用水。因为用水吸收时易形酸雾，吸收速率慢，不利于吸收，而用浓硫酸吸收。【提问】此种制硫酸的方法为什么会被称为“接触法”呢？因为SO2与O2是在催化剂的表面接触起反应而转化成SO3的。【提问】工业制硫酸时尾气中含有什么有害气体？如何处理？用石灰或氨水溶液来吸收SO2 ，制成CaSO4或化肥(NH4)2SO4而使用。【启发】通常，同一种物质的不同浓度的水溶液，当它们的浓度有差异时，它们的化学性质是否也有差异？（回答）通常，化学性质没有差异。【提问】硫酸的浓溶液即浓硫酸，它的化学性质与稀硫酸相比，究竟是否相同呢？请观察一个演示实验。二、浓硫酸的特性【实验】现象：蓝色硫酸铜晶体变成白色硫酸铜粉末结论：浓硫酸具有吸水性。提问：根据吸水性，浓硫酸可作什么用途？【提问】可作干燥剂。吸水性【提问】不可以干燥怎样的气体？不可以干燥碱性气体(如NH3)和还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。可设计两个实验证明浓H2SO4有吸水性。方案1：在托盘天平的左盘放置一个表面皿，倒入少量浓硫酸，在右盘添加砝码，使天平平衡，将整个装置放置约15分钟后，再观察天平是否平衡。方案2：取2个表面皿，一个内壁涂有浓硫酸，另一个为干燥的，然后在2个表面皿上各罩上一个内壁有水珠的烧杯，观察现象。【提问】 刚才我们探讨学习了浓硫酸的吸水性，作为浓硫酸，首先它是酸，那么就应该具有酸性。我们在初中时就已知道，稀硫酸能与排在氢前面的较活泼的金属反应，那么，作为浓硫酸，在与金属反应时，有无特殊之处呢？演示实验铜片与浓硫酸的反应现象：品红溶液褪色解释：铜与浓硫酸反应产生了二氧化硫气体，二氧化硫使品红溶液褪色。反应原理：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4 + SO2+ 2H2O氧化剂：浓硫酸，还原剂：铜。【思考】：硫元素是否全部被还原？结论：浓硫酸具有强氧化性和酸性。【提问】1.用喷有少量碱液的棉花塞在试管口的作用是什么？2.铜与浓硫酸反应生成硫酸铜溶液，应该为蓝色溶液，但实际上看到的是黑色的浑浊，如何操作才能观察到蓝色溶液？3.在一定体积的18 molL-1的浓硫酸中加入过量铜片并加热，被还原的硫酸为0.9 mol，则浓H2SO4的实际体积（ ）A.等于50 mL B.大于50 mLC.等于100 mL D.大于100 mL【思考并回答以上问题】：1.喷有少量碱液的棉花的作用是：吸收有毒气体SO2，防止其逸出污染空气。2.将反应后的试管中的混合液静置，倒出少量上层清液，加水稀释后观察。3.选D。理论上消耗硫酸100 mL，而实际上，随着反应的进行，随着H2SO4的消耗和水的生成，浓硫酸逐渐变成了稀硫酸，稀硫酸与铜是不发生反应的。【提问】浓硫酸具有强氧化性，那么，是否是浓硫酸能溶解所有的金属呢？【回答】不是，铝和铁在冷的浓硫酸中发生钝化作用。【补充】除此以外，浓硫酸也不能溶解活动性弱的金、铂。演示实验将浓硫酸加入到白色的蔗糖固体中，再加几滴水。快速搅拌。现象：首先白色的蔗糖固体颜色逐渐变棕色、变黑色，而后，快速搅拌时，体积快速膨胀，沿着玻璃棒快速上升，直至溢出小烧杯外，而且，反应过程中闻到刺激性气味。 解释：浓硫酸将有机物蔗糖分子中的氢、氧原子按21的数目比脱出成为水，余下碳，碳与浓硫酸发生氧化还原反应，生成有刺激性气味的气体SO2。反应原理：C+2H2SO4（浓）=CO2+2SO2+2H2O结论：浓硫酸具有脱水性和强氧化性。【总结】上面的三个演示实验证明了浓硫酸有吸水性、脱水性和强氧化性。那么，稀硫酸有无吸水性、脱水性呢？下面，请看对比实验（如上图，在点滴板上进行）。【小结】稀硫酸没有吸水性、脱水性。我们一起来整理、归纳并填表：性质稀硫酸浓硫酸吸水性无有脱水性无有氧化性有。稀硫酸的氧化性体现在它的氢元素上，+1价的H+被还原得到氢气，即通常所说的稀硫酸的酸性有。浓硫酸的氧化性体现在它的硫元素上，+6价的硫被还原得到SO2（过渡）在本节课的开头，我们就提到了酸在电镀方面的用途，那么，硫酸在工农业生产中还有哪些具体的用途呢？联系实际进行讨论。在学生回答后投影出图片。联系实际，介绍几种重要的硫酸盐。三、几种重要的硫酸盐：1.硫酸钙【讲解】石膏在建筑和医疗上的用途 （补充介绍）石膏制品为难燃材料，防火性能好；石膏制品具有“呼吸”功能，可自动调节室内湿度。 近年来，建筑界逐渐认识了石膏建材的各种优越性能，诸如防火、调湿、隔音、不缩、不裂、质轻、易于装饰而光洁典雅等优点，愈来愈多地在档次较高的建筑中采用石膏建材，有着较好的市场前景。2.硫酸钡介绍硫酸钡的用途。3.硫酸亚铁介绍硫酸亚铁的用途。活动与探究教师启发：因为硫酸钡既不溶于水又不溶于酸，所以硫酸钡可用于钡餐透视。思考一下：检验硫酸根离子时该用怎样的酸？加入钡盐和酸的次序如何？请设计实验。活动与探究硫酸根离子的检验硫酸根离子的检验为了检验硫酸根离子的存在，几位同学采用了如下的方法：甲方案设计如下甲：（学生活动）评价甲同学的方案： 此方案不妥。因为若原溶液中含有的话，开始加入稀硝酸，稀硝酸具有氧化性，会将氧化成，而再加入BaCl2溶液时就会出现白色沉淀。乙方案设计如下乙：（学生活动）评价乙同学的方案： 此方案可行。因为开始加入稀盐酸，无沉淀和气体出现，就说明了原溶液中不存在Ag+、等离子，首先排除了干扰，而后再加入BaCl2溶液时，所出现的白色沉淀就一定是BaSO4。丙方案设计如下丙：（学生活动）评价丙同学的方案： 此方案不妥。因为开始加入Ba(NO3)2溶液，出现的沉淀有可能是BaSO3，而后再加入HCl溶液时，溶液中就有了氧化性酸稀硝酸，BaSO3也就被氧化成了BaSO4。丁方案设计如下丁：（学生活动）评价丁同学的方案： 此方案不妥。因为开始加入时，出现的沉淀可能是BaSO3或AgCl，而后再加入稀硝酸时，BaSO3就会被氧化成不溶于酸的BaSO4,而AgCl仍然存在。师生小结1.检验时，酸化时所用的酸应为非氧化性酸如盐酸，所用可溶性钡盐应为BaCl2溶液，这样就不至于会间接生成氧化性酸硝酸，影响的检验。2.检验时，所加试剂的先后