高中化学人教必修第二册2026步步高学习第五章　第一节　第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验

第2课时硫酸硫酸根离子的检验[核心素养发展目标]1.了解硫酸的工业制法及常见的硫酸盐。2.掌握浓H2SO4的性质及重要实验现象。3.掌握SO4一、硫酸的性质及工业制法1.硫酸的工业制法硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。制备过程中反应的化学方程式如下：①制气：燃烧硫黄：S+O2SO2，煅烧黄铁矿：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；②氧化：2SO2+O22SO3；③吸收：SO3+H2O=H2SO4。特别提醒工业制备硫酸工艺中常用98.3%的浓硫酸而不用水吸收SO3，因为SO3与H2O剧烈反应放热，易产生酸雾，影响SO3的吸收。2.浓硫酸的特性(1)认识浓硫酸的吸水性和脱水性①完成下表中的实验探究，观察现象，并说明该实验体现了浓硫酸的何种性质(吸水性、脱水性等)，将你所得的结论写出来。编号实验步骤实验现象实验结论ⅰ在瓷质点滴板的一个空穴中加入少量胆矾，接着滴加少量浓硫酸蓝色晶体逐渐变成灰白色浓硫酸有吸水性ⅱ在瓷质点滴板的一个空穴中放入纸片，接着滴加少量浓硫酸片刻后纸片发黄变黑并被蚀穿浓硫酸有脱水性ⅲ在瓷质点滴板的一个空穴中放入pH试纸，接着滴加少量浓硫酸试纸先变红，但片刻后试纸变黑并被蚀穿浓硫酸有酸性、脱水性思考1浓硫酸具有吸水性，常用作干燥剂，结合以下反应，说明浓硫酸不能干燥哪些物质？2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O提示不可干燥的气体：碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。②完成如下实验：向100mL小烧杯中加入15g蔗糖，接着滴加5滴蒸馏水，搅拌均匀，再加入约10mL浓硫酸，迅速用玻璃棒搅拌至黑糊状。待小烧杯中有气体产生时，迅速将空的内壁涂有澄清石灰水的大烧杯扣在小烧杯上。a.可以观察到开始时烧杯中蔗糖变棕色，然后快速膨胀变成黑色疏松多孔的固体，同时体积大幅度膨胀，大烧杯内壁变浑浊。b.最终所得黑色物质是碳，黑色物质的生成表现了浓硫酸的脱水性。c.实验中要先加入少量蒸馏水的原因是浓硫酸和少量水混合时放出大量的热，使体系温度升高，加快了反应的进行，后期生成的大量气体是CO2、SO2，写出后期生成大量气体时所发生反应的化学方程式：2H2SO4(浓)+CCO2↑+2H2O+2SO2↑，该反应表现了浓硫酸的强氧化性。思考2如何区分浓硫酸的吸水性和脱水性？提示浓硫酸表现吸水性时，被吸收的水是直接以水分子形式存在的；浓硫酸表现脱水性时，是将有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去。(2)浓硫酸的强氧化性浓硫酸具有强氧化性，能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。实验操作实验现象a试管中铜丝表面变黑，有气泡生成；b试管中的溶液逐渐变为无色；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液呈蓝色实验结论在加热条件下，Cu与浓硫酸反应，在反应中，浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂思考3足量的金属与浓H2SO4反应(1)用足量的铜片与含2molH2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到1molSO2？提示不能。随着反应进行，硫酸浓度降低到一定程度后变为稀硫酸，与铜不反应。(2)如果把铜片换为锌片，得到什么气体？请说明理由。提示会得到SO2和H2的混合气体，因为浓硫酸和锌反应生成SO2，浓硫酸变成稀硫酸后，锌和稀硫酸反应生成H2。(3)铁罐车或铝槽车为什么可以运输冷的浓硫酸？提示常温下，Fe、Al遇浓硫酸发生钝化，生成致密的氧化膜，阻止酸与内部金属进一步反应，故可以用铁罐车或铝槽车运输冷的浓硫酸。浓硫酸强氧化性的体现反应物变化或反应表现性质活泼金属铁、铝常温下，铁、铝遇到浓硫酸发生钝化强氧化性加热时，反应生成硫酸盐、H2O和SO2强氧化性和酸性锌等其他活泼金属与浓硫酸反应时，开始产生SO2，变为稀硫酸时产生H2较不活泼金属(如：铜、银等)金属+浓硫酸高价态硫酸盐+SO2↑+H2O碳、硫、磷等非金属非金属单质+浓硫酸高价态氧化物或含氧酸+SO2↑+H2O强氧化性还原性物质能将还原性物质(如Fe2+、H2S、HI)氧化，如：H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O3.常见的硫酸盐(1)硫酸钙2(CaSO4·2H2O)2CaSO4·H2O+3H2O石膏熟石膏石膏可被用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带，还被用来调节水泥的硬化速率。(2)硫酸铜CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O(胆矾)白色蓝色主要用于检验水的存在，胆矾与石灰乳混合制备波尔多液。(3)硫酸钡又称重晶石，不溶于水和酸，且不易被X射线透过。主要用作消化系统X射线检查的内服药剂，即“钡餐”。1.判断正误(1)(2022·浙江6月选考，9B)接触法制硫酸时，煅烧黄铁矿以得到三氧化硫()(2)(2023·重庆，3D)浓硫酸分别与Cu与C反应，生成的酸性气体相同()(3)(2023·广东，12A)将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭，浓硫酸具有氧化性和脱水性()(4)(2022·重庆，7A)利用如图装置干燥气体()(5)(2021·河北，10A)浓硫酸具有强吸水性，能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×2.下列对浓硫酸的叙述正确的是()A.常温下，浓硫酸与铁、铝不反应，所以铁制、铝制容器能盛放浓硫酸B.浓硫酸具有强氧化性，SO2、H2、CO具有还原性，故浓硫酸不能干燥SO2、H2、COC.浓硫酸和铜片加热既表现出酸性，又表现出氧化性D.浓硫酸与亚硫酸钠反应制取SO2时，浓硫酸表现出强氧化性答案C解析常温下，Fe、Al在浓硫酸中发生钝化，钝化属于化学变化，A错误；浓H2SO4与SO2、H2、CO不反应，可以干燥SO2、H2、CO，B错误；铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，部分H2SO4被还原生成SO2，起氧化剂的作用，还有一部分H2SO4反应生成CuSO4，浓硫酸既表现了氧化性，又表现了酸性，C正确；实验室中用浓硫酸与亚硫酸钠反应制取二氧化硫，其原理是用强酸制弱酸，因而在此反应中浓硫酸表现的是酸性，D错误。3.(2025·广州月考)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。下列关于该过程的分析不正确的是()A.过程①白色固体变黑，体现了浓硫酸的脱水性B.过程②固体体积膨胀，与产生的大量气体有关C.过程中产生刺激性气体，体现了浓硫酸的酸性D.反应后蔗糖分子中所有的化学键都发生了断裂答案C解析过程①白色固体变黑，蔗糖脱水生成碳，体现了浓硫酸的脱水性，碳单质与浓硫酸反应生成CO2和SO2气体，使固体体积膨胀，体现了浓硫酸的强氧化性，故选C。二、硫酸根离子的检验1.实验探究：SO4实验操作实验现象先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀不溶解先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀不溶解先生成白色沉淀，加入稀盐酸后沉淀溶解，且有气泡产生离子方程式Ba2++SO42-=BaSOBa2++SO42-=BaSOBa2++CO32-=BaCO3BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑结论加入BaCl2溶液检验SO42-时，通常先加入稀盐酸酸化，排除C2.SO4未知溶液取清液产生白色沉淀原未知溶液中含SO42-思考1(1)向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，能否说明溶液中含有SO42-？(已知NO3-提示不能；NO3-在酸性环境中具有强氧化性，可将BaSO3氧化生成BaSO(2)提供试剂：BaCl2溶液、稀盐酸、NaOH溶液、CaCl2溶液，请设计实验检验某亚硫酸钠粉末是否氧化变质。提示取少量亚硫酸钠粉末置于试管中，先加入蒸馏水溶解，再加入足量稀盐酸酸化，最后滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，证明Na2SO3氧化变质，若不产生沉淀，则证明未变质。3.硫酸根离子检验的应用——粗盐提纯若除去粗盐中的杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2)，将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表：杂质加入的试剂离子方程式硫酸盐氯化钡溶液Ba2++SO42-=BaSOCaCl2碳酸钠溶液Ca2++CO32-=CaCOMgCl2烧碱溶液Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓思考2除杂过程中为了将杂质离子完全除去，应加入稍过量的试剂，而后续试剂(或操作)应将前面所加试剂中的杂质离子除去，粗盐除去杂质离子(SO42-、Ca2+、Mg2+)可设计哪些方案？提示化学除杂的思路和方法1.判断正误(1)取一定量Na2SO3样品，溶解后加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入浓HNO3，仍有沉淀，则样品中含有SO42-((2)为除去粗盐水中少量的Ca2+，可向溶液中加入过量的K2CO3溶液，然后过滤()(3)用如图所示操作检验SO42-是否沉淀完全((4)除去多种杂质时应考虑加入试剂的合理顺序()答案(1)×(2)×(3)√(4)√2.某溶液中可能含有SO42-、CO32-、Cl-中的一种或几种，为确定该溶液的离子组成，现进行如下实验：①取少量该溶液滴加硝酸钡溶液，产生白色沉淀；②滴加稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性气味且能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，白色沉淀部分溶解；③A.一定有SOB.一定有COC.不能确定Cl-是否存在D.不能确定SO4答案D解析实验②中滴加过量稀盐酸时，沉淀部分溶解，且产生二氧化碳气体，证明原溶液中一定含有SO42-和CO32-；实验③中加入硝酸银溶液产生氯化银白色沉淀，并不能确定原溶液中是否有Cl课时对点练[分值：100分][1~8题，每小题6分]题组一硫酸的性质及工业制法1.(2025·广西期中)实验室中，为了安全考虑和规范管理，在药品柜上应张贴对应的标识，存放浓硫酸的柜子上应张贴的标识为()答案B解析A中标识表示药品有剧毒；B中标识表示药品有腐蚀性，浓硫酸具有腐蚀性；C中标识为易爆物品标志；D中标识为氧化性物质标志。2.(2025·河南许昌月考)下列事实与括号中浓硫酸的性质对应关系正确的是()A.浓硫酸可用来干燥某些气体(吸水性)B.浓硫酸在加热条件下与铜反应(脱水性)C.用浓硫酸在纸上书写的字迹变黑(氧化性)D.空气中敞口久置的浓硫酸质量增大(挥发性)答案A解析B体现了浓硫酸的氧化性和酸性；C是浓硫酸使纸中纤维脱水炭化；D是因为浓硫酸具有吸水性。3.(2025·重庆月考)硫酸和盐酸是工农业生产中重要的两种酸。下列有关说法正确的是()①沾有浓硫酸的木棒会变黑②打开盛有浓盐酸的试剂瓶可观察到白雾，说明分子在不断运动③将两瓶浓溶液敞开，放在空气中，溶液质量都减小④稀释浓硫酸时要将浓硫酸慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌A.①②③④ B.①②④C.①②③ D.①③答案B解析浓硫酸有吸水性，能吸收空气中的水蒸气，所以溶液的质量会增加；而浓盐酸有挥发性，挥发出氯化氢气体，所以溶液质量减小，故③说法错误。4.(2024·石家庄高一段考)工业上制硫酸涉及的三个装置如图，下列有关说法错误的是()A.沸腾炉的进料口a加黄铁矿，进料口b通空气，发生反应的化学方程式3FeS2+8O2Fe3O4+6SO2B.接触室中的反应主要为2SO2+O22SO3C.吸收塔中不用水吸收SO3的原因是SO3溶于水时放出大量的热，从而形成酸雾，降低吸收效率D.常温下，铁粒与足量浓硫酸混合会发生化学反应，但最终铁粒仍有剩余答案A解析沸腾炉中发生反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故选A。5.5mL物质的量浓度为18mol·L-1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是()A.有0.09mol的硫酸被还原B.有0.045mol的硫酸被还原C.充分反应后体系无硫酸剩余D.消耗的铜的质量一定小于2.88g答案D解析浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应的进行，浓度逐渐下降，当变为稀硫酸时反应就会停止，因此，实际参加反应的硫酸的量要比理论值小。据题n(H2SO4)=0.005L×18mol·L-1=0.09mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)<0.09mol，被还原的硫酸小于0.045mol，参加反应的铜小于2.88g。6.(2024·河北沧州高一段考)加热时，浓硫酸能与木炭发生反应：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。下列说法正确的是()A.该反应中浓硫酸体现了强氧化性和酸性B.可以用澄清石灰水鉴别CO2和SO2C.含2molH2SO4的浓硫酸和足量的木炭反应一定生成67.2L(标准状况)气体D.将生成的气体通入Ba(NO3)2溶液会产生白色沉淀答案D解析该反应中浓硫酸仅体现氧化性，A错误；SO2、CO2均可以使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水不可以用于鉴别SO2、CO2，B错误；随着反应进行，硫酸会变稀，稀硫酸与木炭不反应，C错误；SO2溶于水显酸性，酸性条件下NO3-具有强氧化性，可以将SO32-氧化成SO42-，S题组二硫酸根离子的检验7.向盛有某盐溶液的试管中滴入几滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X)，再向试管中加入足量盐酸并充分振荡，静置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有关说法正确的是()A.X可能是BaSO3B.X是BaCO3C.Y与X的成分不可能相同D.该盐溶液中一定含有SO答案A解析若X是BaSO3，加入足量盐酸，NO3-在酸性条件下具有强氧化性，会将BaSO3氧化成BaSO4，溶液中仍有沉淀，故选A；若X是BaCO3，加入足量盐酸，发生反应：BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑，溶液中没有沉淀，故不选B；若X是BaSO4，加入足量盐酸，沉淀不溶解，所以沉淀Y还是BaSO4，故不选C；该盐溶液中若含有SO32-，沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4，该盐溶液中不一定含有S8.为精制食盐，需除去粗盐水中的Ca2+、SO42-和Mg2+，下列说法正确的是(A.①②③依次是加入过量的NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液B.取滤液a，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则说明SO4C.加入稀盐酸初期，溶液中无明显现象，后期则会生成无色气体D.用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时，应在溶液蒸干后再停止加热答案C解析Na2CO3主要除掉钙离子和加入的过量的钡离子，因此Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后加入，故A项错误；取滤液a，加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，可能生成了BaCO3沉淀，不能说明SO42-没有除尽，故B项错误；加入稀盐酸初期，溶液中无明显现象，主要是OH-和H+反应生成H2O、CO32-和H+反应生成HCO3-，后期则会生成无色气体，主要是HCO3-和H[9~11题，每小题8分]9.(2025·湖南雅礼中学段考)下列关于浓硫酸的叙述错误的是()A.浓硫酸可用作干燥剂，能够干燥氢气、氧气等气体，但不能干燥碱性气体和有较强还原性的HBr、H2S等气体B.可用浓硫酸与碘化钾固体制备HIC.1mol铜粉投入足量浓硫酸中，加热得到标准状况下22.4L气体D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸能使铁、铝钝化答案B解析碘化钾具有强还原性，浓硫酸具有强氧化性，用浓硫酸与碘化钾固体无法制得HI，B错误。10.将3.2gCu投入100mL稀硫酸中加热，没有明显变化，若边加热边缓缓加入一定量的H2O2，金属Cu逐渐溶解，则下列说法正确的是()A.反应过程中有具有刺激性气味的气体生成B.H2O2对Cu和稀硫酸的反应起催化作用C.若Cu和硫酸恰好完全反应，则硫酸的物质的量浓度为0.5mol·L-1D.反应中硫酸既表现出酸性又表现出强氧化性答案C解析H2O2具有氧化性，在酸性环境中能将金属铜氧化：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，反应过程中无气体生成，A、B错误；3.2g铜的物质的量为0.05mol，从化学方程式看出，消耗0.05mol硫酸，则硫酸的物质的量浓度为0.5mol·L-1，C正确；反应中硫酸表现酸性，没有表现氧化性，D错误。11.(2025·河北沧州段考)实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验，下列说法错误的是()A.实验结束后可向装置A的溶液中滴入KSCN溶液检验是否有Fe3+B.装置B中酸性KMnO4溶液褪色，装置C中生成淡黄色沉淀，体现了二氧化硫的还原性C.装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性D.实验时将导管a插入浓硫酸中，可防止装置B中的溶液倒吸答案B解析SO2与H2S发生氧化还原反应生成单质硫，溶液变浑浊，体现了二氧化硫的氧化性。12.(10分)(2025·上海期中)硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。工厂生产的硫酸主要用于化肥工业，也可以用于钢铁工业中的酸洗。硫酸工业生产过程如图所示。(1)将黄铁矿粉碎的目的是。(2)FeS2中硫元素的化合价为。(3)制备硫酸反应中(填“①”“②”“③”)是氧化还原反应。(4)探究铜和浓硫酸的反应，下列装置或操作错误的是(填字母)。A.上下移动装置甲中的铜丝体现绿色化学的思想B.装置乙可用于收集SO2气体C.将试管中的液体倒入装置丙中稀释，观察颜色可确定CuSO4的生成D.利用装置丁将硫酸铜溶液蒸干，可析出CuSO4·5H2O晶体答案(1)增大反应物的接触面积，加快反应的进行，使反应更加充分(2)-1(3)①②(4)BD解析(2)FeS2中Fe元素为+2价，根据化合价代数和为零可知S为-1价。(3)反应①、②中S元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，③中S元素化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应。(4)二氧化硫的密度比空气大，应采取向上排空气法收集，集气瓶中应长管进气、短管出气，B错误；结晶水合物加热时容易失去结晶水，不宜采取蒸发结晶的方法，硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶可析出CuSO4·5H2O，D错