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第二课时 硫酸的制备和性质课标要求1了解工业硫酸的制备方法。2了解浓硫酸的物理性质并掌握浓硫酸的化学特性。1工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式:4FeS211O22Fe2O38SO2(SO2SO2);2SO2O2 2SO3;SO3H2O=H2SO4。2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。3. 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Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O、C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O。1硫酸的制备(1)古代制法加热胆矾(CuSO45H2O)或绿矾(FeSO47H2O)制取硫酸。(2)现代工业制法接触法三原料三设备三阶段三反应硫黄或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸沸腾炉SO2的制取和净化4FeS211O22Fe2O38SO2接触室SO2氧化成SO32SO2O22SO3吸收塔SO3的吸收SO3H2O=H2SO42稀硫酸的性质(1)硫酸的电离H2SO4是二元强酸,在水中的电离方程式为H2SO4=2HSO。(2)酸的通性写出稀H2SO4发生下列反应的离子方程式:与Fe反应:Fe2H=Fe2H2,与CuO反应:CuO2H=Cu2H2O,与Ba(OH)2反应:Ba22OH2HSO=BaSO42H2O,与Na2CO3反应:CO2H=CO2H2O,与BaCl2反应:Ba2SO=BaSO4。1在硫酸工业生产中,SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的,吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是()A从处通入SO3,整个吸收操作采取逆流的形式B从处喷下98.3%的硫酸,瓷环的作用是增大接触面积C从处导出的气体只含有少量SO2,可直接排入大气D从处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸解析:选C首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的,即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下,而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触,吸收效果好。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量SO2,直接排入大气会污染环境,所以应用吸收剂吸收或循环使用。2小强同学为了区别稀硫酸与稀盐酸,设计了如下图所示的四组实验方案,其中能达到目的的是()解析:选CA中都会产生气泡不能区别;B中溶液都能变为红色不能区别;C中硫酸中会产生沉淀,而盐酸则不能产生沉淀;二氧化碳不能和酸反应,因此D中没有明显现象。3下列物质的变化中,加入稀硫酸不能一步实现的是()AZnZnSO4BCuOCuSO4C块状大理石制取大量CO2DBa(OH)2BaSO4解析:选C块状大理石与硫酸反应时,由于生成的CaSO4微溶于水,覆盖在CaCO3的表面,阻止了硫酸与CaCO3的进一步反应,故不能用大理石与稀H2SO4反应制取大量CO2。1浓硫酸的三大特性(1)吸水性实验探究:实验操作实验现象实验结论蓝色晶体变成白色粉末CuSO45H2OCuSO45H2O 浓硫酸具有吸水性含义:浓硫酸能够吸收气体,液体中的水分子及固体中的结晶水。应用:浓硫酸常用作干燥剂,如干燥与其不反应的气体。(2)脱水性实验探究:实验操作实验现象实验结论蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭品红溶液褪色浓硫酸具有脱水性和强氧化性,且能氧化碳单质,本身被还原含义:浓硫酸能把有机物中的氢氧元素按水的原子组成比脱去,常常剩余黑色的炭。应用:在有些反应中作脱水剂,如CH2O2COH2O。(3)强氧化性与金属的反应:浓硫酸能与绝大多数金属发生反应,如与铜反应实验操作实验现象铜片慢慢溶解铜片表面有气泡逸出品红溶液逐渐变为无色把反应试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色实验结论浓硫酸具有强氧化性Cu和浓硫酸反应的化学方程式:Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O常温下,冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化。与非金属的反应:加热时与木炭反应的化学方程式为C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O。2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。特别提醒稀释浓H2SO4的方法是把浓H2SO4沿玻璃棒(或器壁)慢慢注入水中而不是把水注入浓硫酸中。1浓硫酸与蔗糖的反应中,表现了浓硫酸的哪些性质?提示:表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性。2铜与浓硫酸反应的实验中,如何证明H2SO4的还原产物是SO2?哪些措施可以减少(或消除)SO2对环境的污染?提示:将产生的气体通入品红溶液中,若品红溶液褪色,加热后又会恢复红色,则证明产生的气体是SO2。用可抽动的铜丝代替铜片,可控制反应的进行,从而减少SO2的产生量;多余的SO2可用NaOH溶液吸收,以免污染环境。3浓硫酸有强氧化性,常温下应如何储运浓硫酸?提示:因常温下,浓H2SO4能使Fe、Al“钝化”,故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。1浓硫酸吸水性、脱水性的区别由此看出:二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。2浓硫酸的强氧化性(1)本质浓硫酸具有强氧化性,是因为H2SO4分子中6价的硫元素具有很强的得电子能力。稀硫酸的氧化性表现在溶液中的H得电子被还原。因H2SO4分子中6价硫氧化性H,故浓硫酸比稀硫酸氧化性强。(2)反应规律Fe、Al的钝化。常温下,当Fe、Al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。常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性,生成硫酸盐和SO2,硫酸浓度变小后,生成的气体为H2。与不活泼金属和非金属反应的规律。a反应需要加热,否则不反应。b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。c浓硫酸与金属反应时,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。d随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应即停止。与具有还原性的化合物反应,如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。1下列事实与原因(括号中)对应关系正确的是()A在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(浓硫酸具有难挥发性)B向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象,再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀(样品溶液中含有SO)C蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)D浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)解析:选B在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性;向样品溶液中加入稀盐酸,没有任何现象,说明一定没有Ag,再加入少量BaCl2溶液,生成白色沉淀,此时溶液为酸性,而BaSO4既不溶于水也不溶于酸,则白色沉淀为BaSO4,溶液中含有SO;蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性;浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的强酸性。2将下列现象与硫酸所表现出来的性质连接起来。(1)浓硫酸使铁、铝钝化(2)浓H2SO4滴在纸上,使纸变黑(3)浓H2SO4干燥SO2气体(4)锌粒放入稀H2SO4中有气体放出(5)盛有浓H2SO4的烧杯敞口放置一段时间后,质量增加(6)把木炭放入热的浓H2SO4中有气体放出答案:(1)D(2)C(3)B(4)A(5)B(6)D三级训练节节过关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C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O,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H2SO4 2 mol的浓硫酸中,得到气体体积在标准状况下为22.4 LD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,浓硫酸可作干燥剂,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等非金属单质反应时,由于没有盐生成,故只显强氧化性;C项,Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当变为稀硫酸时,反应自行停止,故产生的SO2不足22.4 L。2下列叙述或操作中正确的是()A浓硫酸能使硫酸铜晶体失去结晶水,体现了浓硫酸的脱水性B浓硫酸对有机物的腐蚀性是浓硫酸脱水性和强氧化性的综合体现C浓硫酸具有氧化性,稀硫酸无氧化性D浓硫酸不慎沾到皮肤上,应立即用布拭去,再涂上稀NaOH溶液解析:选B浓硫酸使硫酸铜晶体失去结晶水体现浓硫酸的吸水性,A错误;稀硫酸中的H具有氧化性,C错误;NaOH本身具有强腐蚀性,不能涂在皮肤上中和消除浓硫酸的腐蚀作用,D错误。3.用右图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是()A上下移动中铜丝可控制SO2的量B中选用品红溶液验证SO2的生成C中选用NaOH溶液吸收多余的SO2D为确认CuSO4生成,向中加水,观察颜色解析:选D注意审题“过量浓硫酸”,所以向中加水可能发生危险,应待反应液冷却后,慢慢倒入盛水的小烧杯中,并不断搅拌,观察颜色。4.浓硫酸和2 molL1的稀硫酸,在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如图所示,分析a、b曲线变化的原因是()Aa升华、b冷凝Ba挥发、b吸水Ca蒸发、b潮解Da冷凝、b吸水解析:选B在两种溶液中都存在吸水和水分的挥发两个过程,只不过在浓硫酸中以吸收水分为主,溶液质量增加;而2 molL1的稀硫酸中以水分挥发为主,质量减小。5在试管中放入一块铜片,注入一定体积的浓硫酸,给试管加热,使之反应。(1)若铜片还有剩余,硫酸_消耗完毕(填“已”或“没有”)。其理由是_。设计一个实验证明你的结论,写出你所设计实验的反应原理(用化学方程式表示)_。(2)欲观察生成的CuSO4溶液的颜色,应采取的操作是_。(3)用一定量的废铜屑制取胆矾,有两种方法:第一种是取铜与浓硫酸直接反应;第二种是先将铜在空气中加热,使之生成CuO,再与稀硫酸反应,其中_种
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