2024高中化学专题4第一单元第二课时硫酸的制备和性质讲义含解析苏教版必修1

PAGEPAGE10硫酸的制备和性质1．SO2催化氧化反应的特点是什么？写出反应的化学方程式。提示：可逆反应：2SO2＋O22SO32．稀硫酸具有哪些化学性质。请写出下列化学方程式(1)稀硫酸和锌反应。(2)稀硫酸和Fe2O3反应。(3)稀硫酸与Fe(OH)3反应。(4)稀硫酸和BaCl2溶液反应。(5)稀硫酸和Na2CO3反应。提示：(1)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(2)Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O。(3)2Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋6H2O。(4)BaCl2＋H2SO4=BaSO4↓＋2HCl。(5)Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋CO2↑＋H2O。[新知探究]探究生产硫酸的两种方法(1)古代采纳加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)的方法制取硫酸。(2)接触法制硫酸：三原料三设备三阶段三反应硫磺或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸沸腾炉SO2的制取和净化4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2接触室SO2氧化成SO32SO2＋O22SO3汲取塔SO3的汲取SO3＋H2O=H2SO4[胜利体验]1．在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采纳了中间有热交换器的接触室，按图所示密闭体系中气流的流向，则A处流出的气体为()A．SO2B．SO3、O2C．SO2、O2D．SO2、SO3解析：选C进入热交换器预热的是SO2和O2的混合物，据此可解除A、B、D。在预热过程中，混合气体虽具备了合成SO3的温度，但无催化剂，因此A处流出的气体中应无SO3，假如有反应“2SO2＋O2=2SO3”微弱进行，从A处流出的气体应有三种，同样可解除B、D。[新知探究]探究1填写下表空白，相识浓硫酸的物理性质颜色状态沸点挥发性水溶性无色黏稠、油状液体较高难挥发易溶探究2体会浓硫酸的特性和用途(1)试验探究试验操作实现现象试验结论蓝色晶体变成白色粉末浓H2SO4具有吸水性①蔗糖渐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭②品红溶液褪色浓硫酸具有脱水性，且能氧化碳单质，本身被还原①铜片渐渐溶解②铜片表面有气泡产生③试管中溶液渐渐变蓝④品红溶液褪色浓硫酸具有强氧化性(2)浓硫酸的特性①吸水性：浓硫酸具有很强的吸水性，可用作干燥剂。②脱水性：将有机物中的H、O元素按原子个数比2∶1脱出。③强氧化性：(3)硫酸的用途化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗。[必记结论](1)浓硫酸和稀硫酸的组成与性质的比较：浓硫酸稀硫酸主要粒子H2SO4分子H＋、SOeq\o\al(2－,4)、H2O颜色、状态无色黏稠油状液体无色液体化学性质三大特征：(1)脱水性(2)吸水性(3)强氧化性酸的五项通性：(1)与酸、碱指示剂反应(2)与活泼金属反应生成盐和氢气(3)与碱性氧化物反应生成盐和水(4)与某些盐反应生成新酸和新盐(5)与碱反应生成盐和水(2)浓硫酸的吸水性是指H2SO4所具有的汲取游离水分的性能。这里的游离水分包括空气中所含的水蒸气，物质中的湿存水及结晶水合物中的结晶水。(3)浓硫酸的脱水性是指以2∶1的比例脱去有机物中的氢、氧原子，恰好符合水中氢、氧原子个数比，不是以分子的形式脱去。(4)稀硫酸和浓硫酸的氧化性比较：稀硫酸的氧化性浓硫酸的氧化性硫酸电离出的H＋被还原为H2指酸根部分的硫元素获得电子被还原，产物一般为SO2[胜利体验]2．下列关于浓硫酸的叙述中，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、铝等金属钝化解析：选DA项浓硫酸具有脱水性使蔗糖炭化；B项浓H2SO4在加热时才可与铜片反应；C项浓H2SO4不能干燥NH3。3．(好题共享·选自人教版教材P103·T1)把下列现象中硫酸所表现出来的性质填写在空白处。(1)把锌粒放入稀硫酸中时，有气体放出。________。(2)盛有浓硫酸的烧杯敞口放置一段时间后，质量增加。________。(3)用玻璃棒蘸浓硫酸滴在纸上时，纸变黑。________。(4)把木炭放入热的浓硫酸中时，有气体放出。____________。(5)在常温下可以用铁、铝制容器盛装冷的浓硫酸。____________。答案：(1)酸性(2)吸水性(3)脱水性(4)强氧化性(5)强氧化性———————————————[关键语句小结]————————————————1．接触法制备硫酸口诀记忆：硫酸制备三方法，反应原理三句话。三大设备炉、室、塔，接触之前三除杂；生产过程三段分，依据原理来进行；主要设备各对应，化学反应三方程。2．工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2；S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())SO2；2SO2＋O22SO3；SO3＋H2O=H2SO4。3．稀硫酸具有酸的通性；浓硫酸具有三大特性：吸水性、脱水性和强氧化性。4．浓H2SO4在与Cu、C的反应中，作氧化剂，被还原为SO2，化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。物质与浓硫酸反应的状况与浓H2SO4反应的物质化学反应反应规律金属单质Cu、Hg、AgCu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CuSO4＋SO2↑＋2H2O2Ag＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Ag2SO4＋SO2＋2H2O↑反应须要加热；氧化产物是硫酸盐，金属元素显高价；还原产物一般为SO2；浓硫酸既显氧化性，又显酸性；随着反应的进行，硫酸浓度变小，直至变为稀硫酸，反应停止Al、Fe常温下钝化，硫酸只显氧化性随着反应的进行，硫酸的浓度变小，当变为稀硫酸时，再发生Fe3＋与Fe的反应，随后Fe与H＋反应生成H22Fe＋6H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Fe2(SO4)3＋3SO2＋6H2O↑非金属单质(C、S)C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CO2↑＋2SO2＋2H2O↑S＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())3SO2↑＋2H2O反应须要加热；氧化产物是非金属氧化物；还原产物是SO2；浓H2SO4只显氧化性；与稀H2SO4不反应；N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被氧化低价非金属H2S＋3H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())S↓＋SO2↑＋2H2O2HI＋H2SO4(浓)=I2↓＋SO2↑＋2H2O2HBr＋H2SO4(浓)=Br2＋SO2↑＋2H2O4SO2↑＋4H2O还原产物一般为SO2；HF、HCl、H2O、NH3、CH4等不能被氧化低价金属(有可改变合价)元素氧化物2FeO＋4H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O反应一般须要加热，氧化产物为硫酸盐；还原产物一般为SO2；浓H2SO4显氧化性、酸性；与稀H2SO4不发生氧化还原反应，发生复分解反应：FeO＋H2SO4=FeSO4＋H2O[例1]下列叙述正确的是()A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B．浓硫酸与单质碳反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性C．把足量铜粉投入到含H2SO42mol的浓硫酸中，得到气体体积标准状况下为22.4LD．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化解析：选DA项，浓硫酸具有吸水性，但由于其具有强氧化性和酸性，故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(如NH3)；B项，浓硫酸与S、C等非金属单质作用时，由于没有盐生成，故只显强氧化性；C项，Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度渐渐降低，当稀到肯定程度变为稀硫酸时，反应自行停止，故产生的SO2不足22.4L；D项正确。浓硫酸与非金属单质反应只显示氧化性，与金属单质反应既显示氧化性又显示酸性，因为产物中有硫酸盐产生。1．下列有关浓硫酸的叙述正确的是()A．浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性B．浓硫酸与金属活动性依次中在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2，与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2C．浓硫酸具吸水性，可以干燥NH3、H2等气体D．浓硫酸是不挥发性强酸，氢硫酸是挥发性弱酸，所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体解析：选A浓硫酸与金属反应的还原产物均是SO2，B项错误；浓硫酸可与NH3反应，故不能干燥NH3，C项错误；H2S有还原性，浓硫酸会氧化H2S气体，D项错误。[例2]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：选D常温时浓硫酸使铁钝化；铜与稀硫酸常温柔加热时都不反应；浓硫酸有吸水性可以作干燥剂，稀硫酸不能作干燥剂。浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法现象浓H2SO4稀H2SO4物理性质加入水中放出大量热无明显现象观状态黏稠状液体黏稠度较小的液体密度用手掂重量：浓H2SO4密度较大，相同体积时，浓H2SO4质量大许多续表现象浓H2SO4稀H2SO4化学性质铁片因铁被钝化无明显现象产生大量气泡铜片(加热)有气泡产生，溶液变蓝无明显现象白纸马上变黑无明显现象胆矾蓝色变为白色无颜色改变2．区分浓硫酸和稀硫酸，既简洁又牢靠的方法是()A．各取少许溶液分别放铜片B．分别与石蕊试液作用C．用玻璃棒各蘸取少许涂在纸上D．各取少许溶液分别放入铝片解析：选C区分浓、稀硫酸，既简洁又牢靠的方法是应用浓硫酸的脱水性，将其涂在纸上，浓硫酸会使纸炭化而发黑。[课堂双基落实]1．在下图所示的试验装置中，试验起先一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是()A．①中苹果块会干瘪B．②中胆矾晶体表现有“白斑”C．③中小试管内有晶体析出D．④中pH试纸变红解析：选D浓硫酸具有吸水性，能够汲取空气中的水蒸气。苹果块中散发的水分、胆矾风化产生的水、饱和KNO3溶液挥发产生的水分都被浓硫酸汲取，从而导致苹果块变干瘪、胆矾表面失水而出现不带结晶水的无水CuSO4，饱和KNO3溶液失水而有晶体析出，浓硫酸中不能电离出H＋，因此pH试纸不会变红，但会被炭化而变黑。2．浓硫酸和2mol·L－1的稀硫酸，在试验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如图。分析a、b曲线改变的缘由是()A．a升华、b冷凝B．a蒸发、b吸水C．a蒸发、b潮解D．a冷凝、b吸水解析：选B在两种溶液中都存在吸水与水分的蒸发两个过程，只不过在浓H2SO4中以汲取水分为主，溶液质量增加；而2mol·L－1稀H2SO4中以水分蒸发为主，质量减小。3．常温下，可以用铁或铝制的容器贮存浓硫酸，下列叙述中，错误的是()A．常温下，浓硫酸与铁、铝不反应B．贮存浓硫酸的容器要密封，因为浓硫酸简洁汲取空气中的水蒸气C．贮存浓硫酸的容器应远离热源D．常温下，浓硫酸可以使铁或铝钝化，生成一层致密的氧化膜，阻挡了反应的接着进行解析：选A常温下，浓硫酸可在Fe、Al等金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，体现其强氧化性。4．下列改变中能证明硫酸中硫元素显氧化性的是()A．稀硫酸使紫色石蕊试液变红B．稀硫酸与锌反应制取氢气C．浓硫酸与木炭反应生成二氧化硫D．稀硫酸与纯碱反应解析：选CB中体现了H＋的氧化性，A、D为非氧化还原反应，C中S元素的化合价由＋6价降到＋4价，体现了S元素的氧化性。5．某探讨小组成员在探讨鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计如下几种试验方案：操作结论甲将两支火柴梗分别插入两种溶液中能使之变黑者为浓硫酸乙两种溶液中分别加入一块金属铝片能产生刺激性气味者为浓硫酸丙将两种溶液分别加入到盛水的试管中能放出大量热者为浓硫酸丁用潮湿蓝色石蕊试纸靠近两种溶液的瓶口试纸变红者为浓硫酸戊将两种溶液分别加到CuSO4·5H2O晶体中使晶体变白者为浓硫酸(1)其中可行的是________(填序号)。(2)其中一个稍作改进就能成为可行的是_______________________________，改进方法是_____________________________________________________。(3)完全错误的是________，因为________________________________