2024-2025学年高中化学专题4硫氮和可持续发展第一单元含硫化合物的性质和应用第2课时硫酸的制备和性质硫和含硫化合物的相互转化学案含解析苏教版必修1

PAGE5-第2课时硫酸的制备和性质、硫和含硫化合物的相互转化[学习目标]1.了解工业制备硫酸的原料、设备和流程。2.驾驭浓H2SO4的吸水性、脱水性及强氧化性。能够设计简洁的试验验证C、Cu与浓H2SO4的反应及产物。3.了解含硫化合物的相互转化。一、H2SO4的性质1．硫酸是强电解质，在水溶液中能完全电离，H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，硫酸是二元酸，稀H2SO4具有酸的通性：①与指示剂反应；②与碱反应；③与碱性氧化物反应；④与某些盐反应；⑤与活泼金属反应。2．浓H2SO4的性质(1)吸水性：作干燥剂。(2)脱水性：eq\o(□,\s\up4(01))将有机物中H、O元素按原子个数比为2∶1脱去，形成水。C12H22O11eq\o(→,\s\up17(浓H2SO4))eq\o(□,\s\up4(02))12C＋11H2O(3)强氧化性：①常温下使eq\o(□,\s\up4(03))Fe、Al钝化。②与金属反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up4(04))CuSO4＋SO2↑＋2H2O③与非金属反应C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up4(05))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O二、H2SO4的工业制法1．原料：S或硫铁矿、空气、98.3%浓硫酸。2．三个步骤(1)SO2的生成：eq\o(□,\s\up4(01))4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up17(高温))2Fe2O3＋8SO2。(2)SO2的催化氧化：eq\o(□,\s\up4(02))2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3。(3)SO3的汲取：eq\o(□,\s\up4(03))SO3＋H2O=H2SO4。3．设备：eq\o(□,\s\up4(04))沸腾炉、接触室、汲取塔。三、几种常见的硫酸盐1．硫酸钙(CaSO4)2[CaSO4·2H2O]eq\o(=,\s\up17(△))2CaSO4·H2O＋3H2O(石膏)(熟石膏)用途：石膏绷带、制水泥。2．硫酸钡(BaSO4)：俗名重晶石，不溶于水，也不溶于酸。用途：钡餐、白色颜料。3．硫酸亚铁(FeSO4)、FeSO4·7H2O(绿矾)用途：治疗缺铁性贫血，生产净水剂、铁红。SOeq\o\al(2－,4)的检验：加入盐酸酸化，再加入BaCl2，有白色沉淀BaSO4生成，离子方程式为Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓。1．Fe、Al被浓H2SO4钝化是化学改变吗？提示：是，常温下，Fe、Al的表面能被浓H2SO4氧化生成一层致密的氧化物薄膜，阻挡了酸与内部金属的进一步反应，属于化学改变。2．浓H2SO4与金属及非金属的反应中各表现了哪些性质？提示：与金属反应时，浓硫酸既表现氧化性也表现酸性；与非金属反应时，浓硫酸仅表现氧化性。3．工业上为什么不用水汲取SO3，而是用浓硫酸来汲取？提示：为了防止形成酸雾，提高SO3的汲取率。4．作为常用的气体干燥剂之一，浓硫酸是否可以干燥全部的气体？提示：①凡是不与浓硫酸反应的气体，都可以用浓硫酸干燥，如：H2、CO、CO2、O2、N2、SO2、HCl等。②碱性气体NH3不能用浓硫酸干燥，它可以与H2SO4发生反应：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，而被浓硫酸汲取。③还原性气体不能用浓硫酸干燥，如：H2S、HI、HBr等，它们可以被浓硫酸氧化。5．浓H2SO4与蔗糖的脱水试验时，为什么能闻到刺激性气味？提示：浓H2SO4与生成的炭反应，生成了有刺激性气味的SO2气体。6．SO2有还原性，浓H2SO4可以干燥SO2气体吗？提示：可以，相邻价态间不发生氧化还原反应。一、浓H2SO4的强氧化性及SOeq\o\al(2－,4)的检验1．浓硫酸与稀硫酸氧化性的区分浓硫酸具有强氧化性，主要是构成酸根的中心原子eq\o(S,\s\up6(＋6))易获得电子，显示出与稀硫酸不同的强氧化性，而稀H2SO4是电离出的H＋得电子，只具有较弱的氧化性，可氧化较活泼的金属Zn、Fe等。2．浓硫酸氧化性的表现(1)Fe、Al的钝化当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。(2)与不活泼金属和非金属的反应由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：①反应要加热，否则不反应；②还原产物一般是SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸；③硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性；④随着反应的进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止；⑤H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被浓硫酸氧化。(3)浓硫酸作干燥剂浓硫酸具有吸水性，能够干燥H2、N2、O2、CO、CO2、Cl2等气体，但由于其具有强氧化性，一些较强还原性的气体，如HI、H2S、HBr等不能用浓H2SO4干燥。3．SOeq\o\al(2－,4)的检验(1)杂质离子的干扰①Ag＋干扰盐酸酸化能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－=AgCl↓。②COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)干扰因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中(如BaCO3＋2H＋=H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。因此检验SOeq\o\al(2－,4)时，必需用酸酸化(一般用盐酸而不能用HNO3酸化)。(2)钡盐的选择所用钡盐不能是Ba(NO3)2溶液，一般用BaCl2溶液，因为在酸性条件下，SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、SO2等会被溶液中的NOeq\o\al(－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)，从而得出错误的结论。(3)正确操作被检液eq\o(→,\s\up17(加足量),\s\do15(盐酸酸化))无现象eq\o(→,\s\up17(滴加BaCl2),\s\do15(溶液))有无白色沉淀(推断有无SOeq\o\al(2－,4))。特殊提示1浓H2SO4对皮肤有剧烈的腐蚀性。若不慎沾在皮肤上，应马上用布擦去，再用大量水冲洗，最终涂上3%～5%的NaHCO3溶液。2浓H2SO4与Cu的反应只在加热条件下反应，常温下不反应。二、硫和含硫化合物的相互转化1．硫及其化合物之间的转化关系可归纳如下：2．相邻价态间不发生氧化还原反应如：S和SO2、SO2和浓H2SO4都不能发生氧化还原反应，故SO2可以用浓H2SO4干燥。[练习与实践]1．下列关于浓硫酸的叙述正确的是()A．浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化B．浓硫酸在常温下可快速与铜片反应放出二氧化硫气体C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化答案D解析A项，浓H2SO4使蔗糖炭化表现脱水性；B项，浓H2SO4与Cu必需加热才能反应；C项，浓H2SO4是酸性干燥剂，不能干燥氨气。2．利用废铜制取CuSO4溶液最好的方法是()A．铜屑与浓硫酸混合加热B．铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸C．铜屑与稀硫酸混合加热D．铜屑在空气中灼烧后再溶于浓硫酸答案B解析若用Cu干脆与浓H2SO4反应，会生成SO2，污染空气，同时奢侈原料，所以应先将Cu转化为CuO，再与H2SO4作用。3．接触法制H2SO4不会用到的设备是()A．沸腾炉 B．合成塔C．汲取塔 D．接触室答案B解析接触法制H2SO4共分三个阶段，对应的设备分别是沸腾炉、接触室、汲取塔。4．下列物质的化学式错误的是()A．重晶石：BaSO4 B．熟石膏：CaSO4·2H2OC．苏打：Na2CO3 D．胆矾：CuSO4·5H2O答案B解析熟石膏的化学式为2CaSO4·H2O，CaSO4·2H2O为生石膏的化学式。本课小结1．接触法制备硫酸：(1)三个设备：沸腾炉、接触室、汲取塔。(2)三个反应：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up17(高温))2Fe2O3＋8SO2；2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2