第23讲硫酸酸雨及防治高考化学大一轮复习课件

新教材第五章非金属及其化合物第23讲硫酸、酸雨及防治复习目标1.掌握硫酸的性质及应用，掌握SO42-的检验。2.了解硫酸型酸雨的形成及防治方法。内容索引考点一

硫酸、硫酸根离子的检验考点二含硫化合物对环境的污染及治理专项突破归纳整合考点一

硫酸、硫酸根离子的检验1.浓H2SO4稀释方法：将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌一.硫酸的物理性质纯的H2SO4:无色粘稠液体，高沸点(338℃)，难挥发，能与水以任意比互溶常用浓硫酸:98％，g/cm3，mol/L[2个考点]2.

H2SO4溶液的特点:浓度越大，密度越大，且密度大于1g/cm3质量分数分别为w1和w2的两H2SO4溶液等质量混合w(混)＝(w1＋w2).等体积混合w(混)>(w1＋w2).归纳整合写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式：①锌：

；②CuO：

；③Cu(OH)2：

；④Na2SO3：

.Zn＋2H＋

=Zn2＋＋H2↑CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O二.硫酸的化学性质1.稀硫酸:H2SO4=2H+＋SO42—二元强酸，具有酸的通性。Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OSO32-＋2H＋

=H2O＋SO2↑Ba2＋＋SO42—

=BaSO4↓酸的通性有哪些？⑤BaCl2：

。归纳整合2.浓硫酸的三大特性：1)吸水性:将硫酸铜晶体投入浓硫酸中,有何现象?吸水性、脱水性、强氧化性吸收现成的水敞口放置的浓硫酸，其质量会______，浓度会______。增加减小水蒸气结晶水合物中的结晶水CuSO4·5H2O====CuSO4+5H2O浓硫酸体现浓硫酸的吸水性③酯化反应:+H2OCH3—C—O—C2H5O=CH3-C-OHO=+

H-O-C2H5浓硫酸催化剂和吸水性二.硫酸的化学性质归纳整合

可用来干燥：

中性气体：H2、O2、CO、CH4、NO等

酸性气体:HCl、Cl2、SO2、CO2等

浓硫酸吸水性的应用：不能干燥：

碱性气体：NH3

还原性气体：H2S、HBr、HI可作干燥剂气态SO3会被浓硫酸吸收2)脱水性:①浓硫酸使木屑、棉花、纸屑等炭化②浓硫酸与蔗糖反应将有机物中H、O按水的组成比(2:1)脱去。物质本身不含水2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性二.硫酸的化学性质归纳整合2)脱水性:①浓硫酸使木屑、棉花、纸屑等炭化②浓硫酸与蔗糖反应将有机物中H、O按水的组成比(2:1)脱去。物质本身不含水实验:白糖变成“黑面包”并产生刺激性气味的气体C12H22O11浓硫酸12C+11H2O蔗糖2H2SO4(浓)+C==CO2↑

+2SO2↑+2H2O(脱水性)(强氧化性)2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性二.硫酸的化学性质归纳整合③浓硫酸在一些有机反应中表现脱水性

CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O浓H2SO4170℃+HO-NO2

浓H2SO4500C—600CNO2+H2O硝基苯HCOOH浓H2SO4△CO↑+H2O(实验室制CO)将有机物中H、O按水的组成比(2:1)脱去。物质本身不含水2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性二.硫酸的化学性质归纳整合2)脱水性:3)

强氧化性区别浓H2SO4:稀H2SO4:主要以H2SO4分子存在,+6以H+、SO42—形式存在，其中S处于最高价具有强氧化性H+具有酸性和弱氧化性，SO42-很稳定2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性二.硫酸的化学性质归纳整合①氧化金属单质：3)浓硫酸有强氧化性①氧化金属单质：3)浓硫酸有强氧化性之一除金、铂外的所有金属,且变价金属氧化到最高价。铜溶解，表面产生黑色固体，溶液中有灰白色固体生成，产生的气体能使品红溶液褪色(或石蕊试液变红色)。溶液冷却后稀释变为蓝色。现象？Cu+H2SO4(浓)—CuSO4+SO2↑+H2O2—1份氧化性1份酸性2写出下列反应方程式Fe+H2SO4(浓)—Fe2(SO4)3+SO2↑+H2O3626—Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑随着反应进行，硫酸由浓变稀，则发生：Al+H2SO4(浓)—Al2(SO4)3+SO2↑+H2O3626—+32Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+H2↑规律：氧化金属单质时，浓硫酸均一半酸性，一半氧化性排在H前面的金属与浓硫酸反应，当硫酸变稀，则产生H2迁移应用说明:常温下，Fe、Al遇到冷的浓硫酸发生“钝化”注意：“钝化”并不是不反应，仍然发生了氧化还原反应

常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。此现象称“钝化”。工业上用铁槽车或铝槽车储运浓硫酸！3)

强氧化性2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性二.硫酸的化学性质归纳整合①氧化金属单质1.向50mL18mol/L的硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量(

)

A、等于

B、大于，小于0.9mol

C、等于D、小于

D2H2SO4(浓)+Cu==CuSO4+2H2O+SO22.计算：一定质量的Zn与浓H2SO4充分反应，Zn完全溶解，同时生产标况下气体。将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液中H+浓度为。A气体的成分是什么？各组分的体积之比为

？反应共消耗Zn

g?反应中转移电子数目为

？SO2和H2V(SO2）:V(H2)=1:43NA+6

0C+2H2SO4(浓)==2SO2↑+CO2↑+2H2O加热时,

浓硫酸也能与某些非金属反应（如C、P、S等）还原剂氧化剂浓硫酸只体现强氧化性。②氧化非金属单质n(氧化产物):n(还原产物)=1:2P＋H2SO4(浓)＝25

2H3PO4＋5SO2↑＋2H2O+5

H2SO4(浓)+S22H2O+3SO2↑+4非金属元素被氧化到它的最高价含氧酸浓硫酸与非金属反应的规律：3)

强氧化性2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性归纳整合品红KMnO4澄清石灰水品红

硫酸铜检验水检验产物中有SO2除去SO2检验CO2检验SO2是否除尽设计实验验证碳和浓硫酸反应的产物变蓝色证明含水褪色证明含SO2颜色变浅除去SO2不褪色证明无SO2变浑浊证明含CO2无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、品红、澄清石灰水氧化还原性物质2.浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性、强氧化性(Fe2+\I-\Br-\S2-等)写出下列反应方程式H2S+H2SO4(浓)

—S↓+SO2↑

+2H2O—HI+H2SO4(浓)—2I2+SO2↑+2H2O——HBr+H2SO4(浓)—2Br2+SO2↑+2H2O浓硫酸不能干燥:

H2SHBrHI实验室制备HBr、HI，用浓H3PO43NaI(s)+H3PO4(浓)==Na3PO4+3HI↑高沸点酸制低沸点酸归纳整合3)

强氧化性写出下列反应方程式FeS+H2SO4(浓)

—Fe2(SO4)3+2S↓+SO2↑

+H2O—2636FeO+H2SO4(浓)

—Fe2(SO4)3+SO2↑

+H2OFe(OH)2

+H2SO4(浓)

—Fe2(SO4)3+SO2↑

+H2O442426——迁移应用可用硫酸制取的气体（1）用浓硫酸制取的气体NaCl+H2SO4(浓）——NaCl+MnO2+H2SO4(浓）——NaNO3+H2SO4(浓）——C2H5OH浓H2SO4Na2SO3+H2SO4(70%)——（2）用稀硫酸制取的气体Zn+H2SO4——FeS+H2SO4——总结HCl↑Cl2↑HNO3↑C2H4↑SO2↑H2↑H2S↑CaF2+H2SO4(浓）——HF↑硫酸是世界上用量最大、用途最广的化工基本原料之一，故素有“化学工业之母”之称。硫酸的消费量被视为一个国家无机工业发展水平的标志两瓶失去标签的无色液体，只知道其中一瓶是浓硫酸，另一瓶是稀硫酸，请你用尽量多的方法签别它们。

方法一、观察状态方法二、测量密度方法三、测量溶解时放出的热量方法四、与胆矾作用方法五、滴到纸片（或木条）上方法六、分别与铁片作用方法七、分别与铜片反应方法八、与蔗糖作用方法九、导电性实验……1.下列有关硫酸的实验或用途中用了硫酸的哪些性质？(1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体：

__________________。(2)分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3：

__________。(3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸：

___________________。(4)工业上用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸：

_____________。(5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2：

_________________________。(6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO：HCOOHCO＋H2O：

___________。(7)浓硫酸与蔗糖的制取“黑面包”实验：

__________________________。一、浓H2SO4的特性及应用浓硫酸的吸水性高沸点酸浓硫酸的强氧化性硫酸的强酸性浓硫酸的酸性、强氧化性浓硫酸的脱水性浓硫酸的脱水性、强氧化性关键能力专项突破2.下列有机反应中都要使用硫酸。其中哪些使用的是浓硫酸？

哪些使用的是稀硫酸？(1)苯的硝化

(2)乙醇的消去(3)乙醇与乙酸的酯化

(4)乙酸乙酯的水解(5)糖类物质的水解

(6)蛋白质的水解(7)油脂的水解关键能力专项突破浓硫酸催化剂、脱水性浓硫酸催化剂、脱水性浓硫酸催化剂、吸水性稀硫酸催化剂三.硫酸盐、SO42-的检验(一)认识几种硫酸盐的俗名1.石膏(生石膏)：CaSO4•2H2O2.熟石膏：2CaSO4•H2O

制模型3.皓矾：ZnSO4•7H2O4.明矾：KAl(SO4)2•12H2O净化水5.绿矾：FeSO4•7H2O6.胆矾、蓝矾：CuSO4•5H2O7.重晶石：BaSO4

常作钡餐可调节水泥凝结时间8.芒硝：Na2SO4•10H2O(二).SO42-的检验：1、试剂：稀盐酸、氯化钡溶液2、操作方法：待测液+稀盐酸取清液+BaCl2溶液产生白色沉淀，则原溶液中含SO42-排除CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+等干扰注意：不能用HNO3酸化，SO32-、HSO3-等会被氧化为SO42-。1)试剂:稀H2SO4和品红溶液2)原理:SO32—＋2H＋=

H2O＋SO2↑SO2气体能使品红溶液褪色注意:干扰性离子HSO3-[补充扩展]SO32-的检验加入BaCl2溶液生成白色沉淀方法一：方法二：SO32-+Ba2+=BaSO3↓BaSO3+2H+=SO2↑+Ba2++H2O加入盐酸，沉淀溶解并产生有刺激性气味的气体。4.有一瓶Na2SO3溶液，试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。答案:取样品溶液于试管中，加入过量BaCl2溶液，过滤，然后向沉淀中滴入过量稀盐酸，→若沉淀全部溶解，则Na2SO3未被氧化；→若沉淀部分溶解，则Na2SO3部分被氧化；→若沉淀一点也不溶解，则Na2SO3全部被氧化。二、SO42-的检验关键能力专项突破5.下列过程中，最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是C关键能力专项突破SO2被硝酸氧化为硫酸SO32-被硝酸氧化为SO42-所得沉淀可能是AgCl[知识回顾]硫酸的工业生产一、依据化学反应原理确定生产过程（一）硫酸工业生产的原理思考：1.自然界中存在的含硫的物质有哪些?2.这些物质能直接得到H2SO4吗?硫黄、黄铁矿（FeS2）你能写出有关的化学方程式吗？不能S或FeS2→SO2→

SO3→

H2SO4①②③那么要经过哪些中间产物才能变成硫酸?S或FeS2→

SO2→

SO3→

H2SO4①

②③S+O2===SO2点燃4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2高温2SO2+O22SO3催化剂加热SO3+H2OH2SO4第一步：第二步：第三步：(造气)(催化氧化)(吸收)生产过程②硫酸生产中的三种原料:硫黄(或黄铁矿),空气,和水①三步反应均为放热反应，可设法利用反应热。注意:一、依据化学反应原理确定生产过程（一）硫酸工业生产的原理二、生产中原料的选择硫酸生产中的三种原料：思考与交流1：1)早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸，为什么？早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏，又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。2)为什么不主张用黄铁矿(主要成分FeS2)作为原料生产硫酸?硫黄制硫酸的优点：生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从而降低成本。硫黄或黄铁矿、空气、水目前，世界上许多国家都限制以黄铁矿为原料制备硫酸黄铁矿制硫酸：生产中产生的废物太多,处理成本高。使用催化剂低温高压反应条件：理论需要：压强温度催化剂讨论：根据平衡移动原理，该反应是在什么条件下进行更有利于SO2的转化？

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应理论上：低温、高压、催化剂有利于SO2的转化。浓度①增大c(O2)②减小c(SO3)思考与交流2：阅读下表，思考温度较低时，SO2的转化率_____；越高不同温度下SO2的平衡转化率温度4004504755005255505756006501000转化率99.297.595.893.590.585.679.973.758.55.0那么是否温度越低越好呢？虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温度较低时:①催化剂活性不高;②反应速率低。不是.

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制应选择温度：400~5000C注意:工业生产中，反应温度的选择，往往还要考虑该温度下催化剂的活性。思考与交流2：阅读下表，思考温度较低时，SO2的转化率_____；越高那么是否温度越低越好呢？虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温度较低时:①催化剂活性不高;②反应速率低。

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制阅读表1-2,思考压强的增大，SO2的转化率_____；越高那么是否压强越高越好呢？表1-2压强对SO2平衡转化率的影响=1×105Pa=1个大气压(即:1atm)不是.1atm5atm10atm100atm思考与交流2：

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利，但在400~500℃时，常压下SO2的转化率已经很高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。应选择压强：常压(1atm

)注意：工业生产中,压强的选择,往往还要考虑成本和能量消耗等问题阅读表1-2,思考压强的增大，SO2的转化率_____；越高那么是否压强越高越好呢？不是.思考与交流2：

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制使用催化剂低温高压反应条件：理论需要：压强温度催化剂浓度①增大c(O2)②减小c(SO3)实际应用：400℃∽500℃常压使用V2O5作催化剂增大压强对SO2的转化率提高不多而对设备的要求高，会增大投资和能量消耗①催化剂活性好②反应速率高(同上)

;△H=-196.6KJ/mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

催化剂△三、生产中反应条件的控制2.硫酸工业生产的三个主要设备SO2O2“接触法制硫酸”沸腾炉接触室吸收塔因反应物在催化剂表面接触时发生氧化反应，所以称之为沸腾炉:SO2的制取和净化原料粉碎空气沸腾炉4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2高温(放热反应)炉气思考1：为什么要用粉碎的黄铁矿？原因:粉碎黄铁矿是增大矿石跟空气的接触面积，加快反应速率并使之充分燃烧.思考2：为什么要通入强大空气流？原因:使黄铁矿充分燃烧，同时增大廉价易得的反应物浓度，使较贵重原料充分利用。沸腾炉:SO2的制取和净化原料粉碎空气沸腾炉4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2高温(放热反应)炉气炉气的成分:SO2、O2、N2、水蒸气、砷(As)、硒(Se)等的化合物和矿尘等除尘洗涤干燥思考3：从沸腾炉出来的SO2气体是否纯净？①杂质和矿尘易使催化剂中毒；②H2O(g)对设备和生成有不良影响。所以必须净化炉气！沸腾炉<600C4500C8500C接触室:SO2转化为SO3接触室2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

V2O5五氧化二钒做催化剂热交换器催化剂5000C5000C400∽500℃

(放热反应)净化接触室热交换器催化剂5000C5000C思考：1.接触室中热交换器的作用是什么？2.从接触室出来的气体成分是什么？在SO2接触氧化时，用放出的热来预热即将发生反应的SO2和空气，这样可以充分利用热能，节约燃料。SO2、O2、SO3(g):SO2转化为SO3接触室2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

V2O5五氧化二钒做催化剂400∽500℃

(放热反应)V2O5+SO2=V2O4+SO3V2O4+O2+2SO2=2VOSO42VOSO4=V2O5+SO3+SO22SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

V2O5400∽500℃

(放热反应)接触室五氧化二钒的催化原理：(了解)吸收塔:SO3的吸收和H2SO4的生成接触室热交换5000C1500C98.3%H2SO4SO3+H2O====H2SO4+79.5kJ1450C尾气吸收塔发烟硫酸(产品)SO398.3%H2SO4贮存室(SO2、O2等)吸收塔尾气发烟硫酸(产品)SO3贮存室采用逆流原理，增大吸收效率。思考：1.吸收SO3为什么不用水或稀硫酸，而要用98.3%的浓硫酸？因为用水或稀H2SO4溶液做吸收剂容易形成酸雾且吸收速率慢；2.浓硫酸为什么从塔顶喷下？:SO3的吸收和H2SO4的生成98.3%H2SO4SO3+H2O====H2SO4+79.5kJ1450C吸收塔(SO2、O2等)

沸腾炉造气(制SO2)净化、干燥接触室400~500℃常压、催化剂吸收塔稀释室贮存室SO3黄铁矿、空气SO2、O2发烟硫酸98.3%硫酸98.3%硫酸水知识小结:工业制硫酸的主要流程“接触法制硫酸”沸腾炉接触室吸收塔净化冷却“接触法制硫酸”知识小结:工业制硫酸的主要流程“接触法制硫酸”接触法制硫酸小结：三方程400℃∽500℃；常压；V2O5三条件沸腾炉；接触室；吸收塔。三设备

造气；催化氧化；SO3的吸收。三阶段硫磺(或黄铁矿)、空气、水三原料

SO3+H2O=H2SO42SO2+O22SO3

催化剂△S(s)+O2(g)SO2(g)

高温四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理1、三废：废气、废液、废渣2、硫酸工业三废的处理方法：（1）尾气的组成：SO2,O2,N2。如何处理尾气中的SO2？方法一：石灰水吸收法SO2CaSO3SO2Ca(OH)2H2SO4方法二：氨水吸收法SO2+2NH3+H2O(NH4)2SO3（重新利用）(NH4)2SO3+H2SO4(NH4)2SO4+SO2+H2O做氮肥（重新利用）实验室：SO2＋２NaOH＝Na2SO3＋H2O工业上:（2）如何处理废水中的酸性物质?（3）如何利用废渣用石灰浆[Ca(OH)2]或石灰石粉中和：Ca(OH)2+H2SO4

=

CaSO4+2H2O也可分离后循环利用，剩下的作铺路用的沥青或用于制砖。含铁品位高的矿渣，经处理后可用于炼铁.如：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2四、硫酸工业生产过程中三废的处理五.能量的充分利用硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能(工厂里把它们叫做“废热”)以降低生产成本。在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；

据测算，生产1t硫酸约需消耗100kW·h的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于200kW·h的电能。在接触室附近建造浴室，提高劳动福利或创造经济效益。在接触室中设热交换装置。化工生产过程中应考虑的问题：小结：(1)确定化学反应原理(2)选择原料(3)选择设备和工艺流程(4)三废处理(环境保护)(5)能源的利用(综合经济利益)(6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）专项突破归纳整合考点二含硫化合物对环境的污染及治理1.硫的氧化物的来源、危害及治理石油和煤等含硫矿物酸雨脱硫二氧化硫必备知识归纳整合2.硫酸型酸雨的形成过程途径1：空气中飘尘的催化作用，使

、途径2：SO2＋H2O=H2SO3、2H2SO3＋O2

=2H2SO4。SO3＋H2O

=H2SO4。2SO2+O22SO3催化剂△途径1途径21.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图，下列有关说法错误的是A.光照能引发酸雨的形成B.所涉及的变化均为氧化还原反应C.污染空气能加快酸雨的形成D.优化能源结构能有效遏制酸雨污染B关键能力专项突破没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应2.环保是21世纪人类社会的主要课题之一。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模较大的行业，石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现：pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响；当烟气通入速度一定时，石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2，下列有关说法正确的是A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快，吸收率越高B.石灰石浆液时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C.将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低D.上述方法中用石灰石浆液吸收64gSO2理论生成22gCO2C温度越高，气体SO2的溶解度越小，使吸收率降低减小利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率总反应:2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O=2CaSO4·2H2O＋2CO2