高一化学第四节 硫酸人教版

高一化学高一化学第四节第四节 硫酸硫酸人教版人教版 【同步教育信息同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第四节 硫酸 二. 教学目标： 1. 掌握浓硫酸的性质（吸水性、脱水性和强氧化性）； 2. 掌握稀硫酸的化学性质； 3. 掌握硫酸根离子的检验方法； 4. 掌握硫酸工业的化学反应原理； 5. 了解硫酸的用途及硫酸工业的生产设备与流程。 三. 教学重点： 1. 浓硫酸的三大特性； 2. 硫酸根离子的检验。 四. 教学难点： 浓硫酸的氧化性。 五. 知识分析： （一）硫酸 1. 稀硫酸的化学性质（二元强酸） （1）跟酸碱指示剂作用：能使紫色石蕊试液变 色。 （2）跟活泼的金属反应： HZn （3）跟碱性氧化物反应： HCuO （4）跟碱反应： 42SO HNaOH 422 )(SOHOHCu 422 )(SOHOHBa （5）跟盐反应： 4232 SOHCONa 422 SOHBaCl 2. 浓硫酸 （1）物理性质： 无色油状液体，常见的浓硫酸质量分数为 98.3%，沸点为 338，高沸点难挥发性。 思考：浓硫酸的稀释方法。 （2）化学性质： 吸水性（干燥剂） 三种形式： 与水任意比例混溶，溶于水剧烈放热。 吸收气体中水蒸气（作为干燥剂，不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢、氨气） 与结晶水合物反应。 实验：浓硫酸与胆矾反应，由胆矾蓝色变为白色说明浓硫酸有吸水性。 脱水性（炭化） 实验 63：潮湿的纸屑、棉花、木屑中分别滴入几滴浓硫酸。 现象：三种物质都发生了变化，生成了黑色的物质。 实验 64：在 200mL 烧杯中放入 20g 蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入 15mL 溶质的质量分数为 98%的浓硫酸，迅速搅拌。观察实验现象。 现象：蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的物质。 说明：说明： 脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性。 脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。反应 时，浓硫酸按水分子中氢、氧原子数的比为夺取有机物中的氢原子和氧原子。1:2 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和 棉花等物质被脱水后生成了黑色的炭（炭化）。 强氧化性 实验 65：浓硫酸与铜反应，请同学注意反应现象，分析反应产物存在的依据。 （浓） 42 2SOHCu OHSOCuSO 224 2 强调：硫酸所起的作用（氧化剂与酸的作用）。 叙述：浓硫酸也与木炭反应， 42 2SOHC OHSOCO 222 22 分析上述反应中元素化合价的变化情况，指出氧化剂和还原剂。 思考：请设计实验证明浓硫酸与炭反应的三种产物，画出实验装置图。 介绍：钝化现象及有关应用（分别举 Al、Fe，说明原因）。 拓展：浓硫酸还可与某些还原性化合物反应。 请利用氧化还原反应规律写出下列反应的化学方程式： =)( 422 浓SOHSH)( 42 浓SOHHBr )( 424 浓SOHFeSO)( 42 浓SOHFeO 小结：小结： 浓硫酸有强氧化性，包括还原性很弱的银在内的很多物质，都能在一定条件下被 浓硫酸氧化。硫酸之所以能有如此强的氧化性，一个原因是在高浓度下硫酸以分子的形式 存在，另一个原因是硫酸中含有非金属性较强且又呈最高价态（+6）的硫元素。 浓硫酸在作氧化剂时，主要是+6 价硫的原子得电子，被还原为含低价硫元素的物 质，一般不会有+1 价氢被还原，即一般不会生成氢气。 浓硫酸在作氧化剂时，硫元素被还原的程度是一个较复杂的问题，中学化学中常 见的还原产物为。 2 SO 请同学们根据硫酸的性质，归纳出硫酸的主要用途。 （3）硫酸的用途 思考：和可溶性硫酸盐在溶液中都能电离出，如何检验呢？ 42SO H 2 4 SO （二）检验 2 4 SO 实验 66：请同学们观察实验现象，并填表： 加入溶液 2 BaCl 加入盐酸 现象 稀硫酸 化学方程式 现象 溶液 42SO Na 化学方程式 现象 溶液 32CO Na 化学方程式 原理：和硫酸盐溶于水时都会产生，可以利用的不溶性来检验 42SO H 2 4 SO 4 BaSO 的存在。使用试剂是：可溶性钡盐和酸（盐酸或稀硝酸）。 2 4 SO 常用方法： 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失） 溶液 2 BaCl X 溶液HCl 结论：结论：可能含有、。 2 4 SO Ag 2 2 Hg 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消 溶液 23) (NOBa X 溶液 3 HNO 失） 结论：结论：可能含、。 2 4 SO 2 3 SO 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失） 溶液 23) (NOBa X 溶液HCl 结论：结论：可能含、。 2 4 SO 2 3 SO 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失） 溶液 2 BaCl X 溶液 3 HNO 结论：结论：可能含、。 2 4 SO 2 3 SO Ag 2 2 Hg 讨论：讨论：根据上述实验现象，归纳的检验方法。 2 4 SO 小结：小结：在中学化学里常常先用盐酸把溶液酸化，以排除、等可能 2 3 CO 2 3 SO Ag 造成的干扰，再加入溶液，根据是否有白色沉淀出现来阐明原溶液中是否有 2 BaCl 存在。 2 4 SO 上述实验中，待测试剂是客观的，并且是给定范围的，所以根据教材中的实验能得出 正确的结论。如果待测液是未知的，就要考虑其它离子的干扰，就要对所加试剂和加入试 剂的顺序进行恰当选择，否则会得出错误结论。 思考：对于“黑面包”实验做如下讨论。 实验现象原因问题结论 黑 面 包 实 验 蔗糖变黑。 放出大量的 热。 体积膨胀， 生成黑色疏 松多孔固体。 有刺激性气 味气生成。 有碳生成。 浓硫酸吸水 放热。 有二氧化硫 等气体生成 为什么在实验开始前要加少量水？ 不加水行不行？ 怎么知道生成的黑色物质是什么？ 此实验污染严重，如何对它进行改进？ 怎么知道生成的气体是什么？ 不加酸能不能得到碳？如果可以，用 什么方法？ 还可以如何改进？为什么？ 除了蔗糖以外，别的物质能不能进行 类似实验？ 产物分别是： 碳、二氧化 硫、二氧化 碳。 体现的性质： 吸水性、脱 水性、强氧 化性。 自学：硫酸钙、硫酸钡等硫酸盐。 （三）硫酸盐 1. 酸式盐 、的水溶液显酸性，因为：，所 4 NaHSO 4 KHSO 2 44 SOHNaNaHSO 以，有强酸作用。 2. 正盐（见表 62） 表 62 硫酸盐结晶水合物的俗名主要用途 4 CaSO 生石膏OHCaSO 24 2 熟石膏OHCaSO 24 2 制粉笔、模型、塑像等 42SO Na芒硝OHSONa 242 10 制玻璃、造纸工业 4 ZnSO皓矾OHZnSO 24 7 收剑剂、防腐剂、颜料 4 BaSO 重晶石医疗上用作“钡餐” 4 FeSO绿矾OHFeSO 24 7 补血剂、制蓝黑墨水 4 CuSO蓝矾、胆矾OHCuSO 24 5 制农药、镀铜液 24) (SOKAl明矾OHSOKAl 224 12)( 净水剂 【典型例题典型例题】 例 1 已知硫酸溶液的质量分数越大时，其溶液的密度越大，将质量分数为%与%的x3x 两种硫酸溶液等体积混合后，溶液的质量分数（ ） A. 大于% B. 小于% C. 等于% D. 无法确定x2x2x2 精析：解法一：精析：解法一：估算法。假设两种硫酸溶液等质量混合，则混合后溶液里溶质的质量 分数等于%。因为质量分数为%的溶液的密度大，所以等体积混合后其质量大于%的x2x3x 溶液质量的两倍，因而混合后溶液里溶质的质量分数大于%。x2 解法二：解法二：设质量分数为 3x%的硫酸溶液密度为，质量分数为 x%的硫酸溶液的密度为 1 ，两者体积均匀。则混合后溶液的质量分数为： 2 VmL % 3%3 )( 21 21 21 21 42 x VV xVxV SOHw 21 221 2 12211 222 即 )(23 2121 %2% )(2 )( 21 21 42 xxSOHw 答案：答案：A 例 2 现有、和五瓶无色溶液，不能根据闻SNa2 42SO Na 32SO Na 32CO NaNaCl 气味鉴别气体，如何把它们一一鉴别出来？ 精析：精析：使沉淀溶解不能加入稀 HNO3，因为 HNO3能把 BaSO3氧化成 BaSO4而不溶；也不 可用 Ba(NO3)2和 HCl 组合，因为此混合溶液中有 H+和 NO3-，同样有 HNO3。 解法一：解法一：如图 617 图 617 例 3（1）写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式，并标出电子转移关系 。 （2）试用图 619 所示各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这 些装置的连接顺序（按产物气体从左至右的流向）是（填装置的编号）： 。 （3）实验室可观察到装置中 A 瓶的溶液褪色，C 瓶的溶液不褪色，A 瓶溶液的作用 是 ，B 瓶溶液的作用是 ，C 瓶溶液的作用是 。 （4）装置中所加的固体药品是 ，可确证的产物是 ，确定装置在 整套装置中的位置的理由是 。 （5）装置中所盛溶液是 ，可验证的产物是 。 精析：精析： 上述反应中的生成物有三个：SO2、CO2、H2O，在检验这三种产物时要避免相互干扰， 如检验 CO2时一般用澄清石灰水，而 SO2也会使澄清的石灰水变浑浊，所以在检验 CO2之前 必须先除去 SO2；同时，在气体通过水溶液后，水蒸气会随之带出，所以必须在通过水溶 液之前检验水的存在，由上分析装置的连接顺序是 4213。 答案：答案： e4 （1）OHSOCOSOHC 22242 222)( 浓 （2） （3）验证的存在 充分吸收 验证是否已被吸收完全 2 SO 2 SO 2 SO （4）无水硫酸铜 水 由于产物通过时会带出水蒸气，所以必须放在、 之前 （5）澄清的石灰水 2 CO 小结：小结：品红是鉴别的试剂，不与品红作用。和在化学性质上有许 2 SO 2 CO 2 CO 2 SO 多相似之处：都是酸性氧化物；都能溶于水得酸；都与反应生成沉淀，通入过 2 )(OHCa 量的或时，生成的、沉淀溶解，变成、 2 CO 2 SO 3 CaCO 3 CaSO 23) (HCOCa ，溶液重新变澄清。中“C”为高价，中“S”为中间价，都可被还 23) (HSOCa 2 CO 2 SO 原为低价，因此，、有氧化性。 2 CO 2 SO 例 4 60mL的溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后被还原的硫 1 18 Lmol 42SO H 酸的物质的量为（ ） A. 1.08molB. 0.54mol C. 在 0.541.08mol 之间D. 小于 0.54mol 精析：精析：硫酸中含纯1.08mol 若完全与 Cu 反应，被还原的 1 1860 LmolmL 42SO H 为，但浓硫酸与 Cu 反应到一定浓度时，变为稀硫酸，稀 42SO Hmolmol54 . 0 08 . 1 2 1 硫酸不与 Cu 反应，故实际上被还原的的物质的量小于 0.54mol。 42SO H 答案：答案：D 错解分析：错解分析：误选 B 项。原因是没有考虑到随反应的进行，的浓度会逐渐减小， 42SO H 稀不与 Cu 反应。 42SO H 例 5 设计一个只用溶液及试管鉴别和稀硫酸的实验，简要写出鉴别过程。 2 BaCl 32SO Na 解析：解析：虽然和均为白色不溶于水的固体，但前者可溶于酸，而后者不 3 BaSO 4 BaSO 溶于酸。各取试样少许，分别置于两支试管 A、B 中，然后分别向其中加入足量溶 2 BaCl 液，都生成白色沉淀： NaClBaSOBaClSONa2 3232 HClBaSOBaClSOH2 4242 静置两支试管，将 A 试管中的上层清液注入 B 试管中，若 B 中沉淀溶解，并有刺激性 气味气体逸出，则说明试管 B 中原来盛溶液，A 试管中是稀。若试管 B 中 32SO Na 42SO H 无明显现象，则证明试管 B 中原来盛稀硫酸，试管 A 中是溶液。 32SO Na 答案：答案：略 例 6 有一定质量的与的浓充分反应，完全溶解，同Zn 1 5 . 18100 LmolmL 42SO HZn 时生成标准状况下的气体 A33.6L，将反应后的溶液稀释到 1L，测得溶液中1 . 0)( Hc 。则气体 A 中各组分的体积比为 。 1 Lmol 精析：精析：本题所考知识点为浓硫酸的氧化性，稀硫酸的酸性，氧化还原反应，气体摩尔 体积。 反应后溶液为 1L，则， 1 1 . 0)( LmolHcmolLLmolHn1 . 011 . 0)( 1 故反应后溶液中剩余硫酸 0.05mol。由于浓硫酸与反应过程中浓度变稀，故有、Zn 2 H 两种气体产生。设、的物质的量分别为、。 2 SO 2 SO 2 Hxy OHSOZnSOSOHZn 22442 22)(浓 x2x 2442 HZnSOSOHZn yy 解得： mol molL L yx molyx 5 . 1 4 . 22 6 . 33 85 . 1 05 . 0 2 1 molx3 . 0moly2 . 1 所以 A 气体中4:12 . 1:3 . 0)(: )( 22 molmolHVSOV 答案：答案：4:1)(: )( 22 HVSOV 【模拟试题模拟试题】 一. 选择题： 1. 通常状况下，能用浓硫酸干燥的气体是（ ） A. N2、Cl2、H2S B. O2、H2、SO2 C. HI、H2、Cl2 D. CO、NH3、O2 2. 下面反应能说明浓是氧化性酸的是（ ） 42SO H A. 与食盐作用生成和 4 NaHSOHCl B. 蔗糖中滴入浓变黑 42SO H C. 浓与木炭反应生成两种气体 42SO H D. 铁制品可盛冷浓，加热则反应，生成盐、水和二氧化硫 42SO H 3. 关于浓与反应，叙述正确的是（ ） 42SO HCu A. 在反应中，浓只表现出氧化性 42SO H B. 此反应属于复分解反应 C. 在反应中，浓既表现氧化性，又表现出酸性 42SO H D. 每 1mol 铜参加反应就有 2mol 浓被还原，同时生成 42SO H 2 2molSO 4. 若不小心将浓沾到皮肤上，清洗的方法是（ ） 42SO H A. 用溶液中和NaOH B. 用纱布擦干净后涂油 C. 用布轻轻拭去，用大量水冲洗，然后涂上质量分数为 5%的溶液 3 NaHCO D. 用大量水冲洗 5. 下列材料最不宜于储运浓的容器为（ ） 42SO H A. 铁 B. 铝 C. 陶瓷 D. 锌 6. 欲除去食盐水中含有的少量的、，而又不引入新的杂质离子，应依次加 2 Ca 2 4 SO 入（ ） A. 、B. 、 2 BaCl 32CO Na 32CO Na 2 BaCl C. 、和D. 、和 23) (NOBa 32CO NaHCl 2 BaCl 32CO NaHCl 7. 用可溶性钡盐检验是否存在时，加入盐酸的作用是（ ） 2 4 SO A. 使形成沉淀纯度更高 B. 使形成较多的白色沉淀 C. 排除以外的其他阳离子的干扰 2 Ba D. 排除以外的其他阴离子的干扰 2 4 SO 8. 向某溶液中加入溶液，再加入稀硝酸，产生白色沉淀不消失，下列叙述正确 2 BaCl 的是（ ） A. 溶液中一定含有 2 4 SO B. 溶液中一定含有 Ag C. 溶液中一定含有 2 3 SO D. 溶液中可能含有、中的某一种、某两种或三种 2 4 SO 2 3 SO Ag 9. 下列溶液露置在空气中，开始一段时间溶液的变小的是（不考虑溶液的挥发）pH （ ） 氯水 浓SH2 32SO H 2 )(OHCa 42SO H A. B. C. D. 10. 医疗上作收剑剂的物质是（ ） A. 明矾 B. 胆矾 C. 绿矾 D. 皓矾 11. 鉴别纯碱、石灰石、芒硝、石膏四种固体物质，下列试剂中应该选用（ ） A. 溶液 B. 水、盐酸 C. 硝酸 D. 和混合液NaOH 2 BaCl 3 HNO 12. 在工业生产中，不能用于（ ） 42SO H A. 制漂白粉 B. 制化肥 C. 制氢氟酸 D. 精炼石油、制炸药、染料和农药等 二. 填空题： 13. 下列实验事实或实验现象，反映了硫酸的哪些性质。 （1）在工业上可用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸 。 （2）浓硫酸与甲酸共热可制备一氧化碳 。 （3）实验室用锌粒和稀反应制备氢气 。 42SO H （4）浓硫酸露置在空气中质量增加 。 （5）浓硫酸和食盐反应可生成和两种盐 。 4 NaHSO 42SO Na （6）浓硫酸和反应可制备硝酸 。 3 NaNO 14. 亚硫酸钠中有+4 价硫，它既有氧化性，又有还原性，现在试剂溴水、硫化钠溶液、 溶液、稀、溶液、氨水。 32SO Na 42SO HNaOH （1）要证明具有还原性，应选用的试剂是 ，看到的现象是 32SO Na 。反应的离子方程式为 。 （2）要证明具有氧化性，应选用的试剂有 ，看到的现象是 32SO Na 。反应的离子方程式为 。 15. 某溶液中可能含有、，现进行如下实验： Cl I 2 4 SO 3 NO 2 3 CO 3 HCO （1）取部分溶液，加入过量溶液，有白色沉淀生成，过滤出的沉淀部分 23) (NOBa 溶于稀并放出气体。 3 HNO （2）取部分滤液，加入过量溶液，无沉淀产生。NaOH （3）取部分滤液，加入溶液，只有黄色沉淀生成。 3 AgNO 根据上述现象，试判断：溶液中肯定存在的离子是 ，肯定不存在的离子是 ，可能存在的离子是 。 16. 有五瓶试剂，分别是： 浓盐酸 浓硫酸 稀硫酸 氢硫酸 亚硫 酸，将它们敞口放置在空气中，回答下列问题： （1）溶质的质量会变化的是 （填编号）。 （2）溶液质量增加但浓度减小的是 。 （3）溶液出现浑浊的是 。 （4）会变质但无明显现象的是 。 （5）溶质改变且溶液减小的是 ，增大的是 。pHpH 17. 实验室用质量分数为 98%密度为的硫酸，配制浓度为的 3 84 . 1 cmg 1 46 . 0 Lmol 硫酸：mL200 （1）选用的仪器（注明仪器容积的大小） ， ， ， ， ， 。 （2）请按正确的操作顺序编号： 用量筒量取浓硫酸 洗净所有仪器 摇匀 稀释浓硫酸 用胶头滴管 加水至刻度 将释释后的浓硫酸转入容量瓶 将配好的溶液转入试剂瓶，并贴好标 签 正确的操作顺序是 。 三. 计算题： 18. 用 Cu 与浓 H2SO4反应，得到 SO2的体积为 2.24L（标准状况）。试计算： （1）被还