1、第2课时硫酸的制备与浓硫酸的性质课程目标1.知道工业生产硫酸的基本原理。2了解浓硫酸的特性。3了解硫酸的应用。图说考点学业基础自学思记尝试新知预习一、硫酸的工业制备1古代采用加热胆矾_或绿矾_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黄或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸_SO2的制取和净化_SO2氧化成SO3_SO3的吸收_二、硫酸的性质和用途1浓硫酸的物理性质颜色状态沸点挥发性水溶性_2.稀硫酸的化学性质具有酸的通性，完成下列离子方程式：3浓硫酸的特性(1)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浓H2SO4具有_性蔗糖逐渐变_，体积_，形成疏松多孔的海绵状的炭
2、品红溶液_浓硫酸具有_性，且能_碳单质，本身被_铜片逐渐_铜片表面有_产生试管中溶液逐渐_品红溶液_浓硫酸具有_性(2)特性：吸水性：浓硫酸具有很强的吸水性，可用作_。脱水性：将_中的H、O元素按原子个数比_脱出。强氧化性：4硫酸的用途(1)制造化肥、医药、农药。(2)金属矿石的处理、金属材料的表面清洗。(3)制取硫酸盐，制取易挥发性酸。(4)化学试剂。即时自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)用硫铁矿制硫酸的三步反应均为氧化还原反应。()(2)浓H2SO4常温下与铝、铁不反应。()(3)一定量的浓硫酸与铜反应时，即使铜过量，浓硫酸也不会完全反应。()(4)浓H2SO4有脱水性，所以
3、常用作干燥剂。()(5)浓H2SO4与木炭反应既表现氧化性又表现出酸性。()2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3观察如图，并回答下列问题：(1)该设备的名称叫_。(2)矿石粉碎成细小矿粒的目的是：_，_。(3)该设备中发生反应的化学方程式是_。4(1)填写硫酸在下列用途或反应中表现的性质(用字母填在横线上)。A难挥发性B强酸性C吸水性
4、D脱水性E强氧化性F催化作用浓硫酸可用作气体干燥剂_；往晶体硫酸铜中加浓硫酸，晶体变白_；实验室制硝酸_；(化学方程式为NaNO3 +H2SO4=HNO3+NaHSO4浓硫酸与铜反应_；浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后又变黑_。(2)用过量的锌与浓硫酸反应时，可能产生的气体有_，理由是_。核心素养合作探究分享提升点1硫酸制备中反应与条件的控制例1 某小组同学设计如下装置来检验SO2与O2反应后混合气体的成分。已知：SO3遇水剧烈反应，放出大量热，产生酸雾；98.3%的浓H2SO4可以吸收SO3和酸雾。供选试剂：蒸馏水、0.5 molL1 BaCl2溶液、98.3%的浓H2SO4、2.0 mo
5、lL1 NaOH溶液、酸性KMnO4溶液。(1)c中应选用的试剂是_，e中试剂的作用是_，f中收集的气体是_。(2)某同学提出用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓H2SO4，请你评价该方案是否可行，若可行不必说明理由；若不可行，简述其理由：_。提升1工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔，下图中的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题：(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式：_。(2)图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的_、_。(3)从乙装置中出来的气体有_。(4)丙装置的作用为_，丁中的
6、现象为_。(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是_。(6)假设在煅烧黄铁矿(含FeS2矿石)时，有5%的硫损失，在SO2的催化氧化过程中，有92%的SO2转化为SO3，在吸收塔中损失SO3的质量分数为0.6%。现有含FeS2 95%的黄铁矿100 t，则可制得98%的浓硫酸_t。状元随笔若在反应过程中有有毒气体产生，一定要有尾气吸收装置；计算生成的硫酸可利用关系式：FeS22H2SO4。关键能力1.接触法制硫酸的原理三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。(1)化学平衡原理：增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。(化学平衡移动
7、内容将在化学反应原理中学习)(2)热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。(3)逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。2硫酸工业中的有关计算(1)物质纯度、转化率、产率的计算物质纯度不纯物质中含纯物质的质量不纯物质的总质量100%原料利用率实际参加反应的原料量投入原料总量100%产率实际产量理论产量100%(2)多步反应计算关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量(或质量)之比，列出关系式，即可一步计算。元素守恒法：找出主要原料和最终产物
8、之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数的关系，如FeS22H2SO4、SH2SO4。特别提醒对于接触法制硫酸要熟记四个“三”，即“三阶段，三设备，三反应，三原理”。提升点2浓硫酸和稀H2SO4对比例2 某学习小组在鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：操作结论甲投入火柴梗变黑者为浓硫酸乙加入金属铝片产生刺激性气味气体者为浓硫酸丙分别加入到盛水的试管中放出大量热者为浓硫酸丁用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的试剂瓶瓶口冒白烟者为浓硫酸戊加到CuSO45H2O晶体中变白者为浓硫酸(1)其中可行的是_(填序号)。(2)其中稍作改进就能成为可行方案的是_，改进方
9、法是_。(3)完全错误的是_，因为_。状元随笔浓硫酸吸水性和脱水性的区别：吸水性：浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质。脱水性：浓硫酸将组成有机物的H、O元素按原子个数比2 1以“H2O”的形式脱去的性质。由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。提升2下列关于浓硫酸的说法中，正确的是()A浓硫酸与铜共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性B浓硫酸有强氧化性，一定量的浓硫酸与足量的锌反应，不会有氢气产生C浓H2SO4具有吸水性，可以干燥任何气体D浓H2SO4是一种难挥发性酸，而HCl、HI、H2S是挥发性酸，可以用浓H2SO4分别与NaCl、KI、FeS等反应制取HC
10、l、HI、H2S等气体状元随笔浓硫酸与锌反应，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐减小，稀硫酸的性质与浓硫酸的性质不同。关键能力浓硫酸强氧化性的表现1与金属的反应(1)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。(2)与氢之前的活泼金属反应Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O规律：浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn+H2SO4=ZnSO4H2。(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O规律：反应需加热，否则不反应；氧化产物是硫酸盐，金
11、属显高价，还原产物为SO2；浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。2与非金属反应C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O。3与还原性化合物的反应常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。状元随笔浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区别：浓H2SO4具有强氧化性，原因是H2O4O2；稀H2SO4具有弱氧化性，原因是2SO4H2。学考评价夯实测控演练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，采用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()ASO2BSO
12、3、O2CSO2、O2 DSO2、SO32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。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3(双选)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，所以铁质、铝质容器能盛放浓硫酸B浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖炭化C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4把1 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧，反应完全后得0.78 g残渣，则此黄铁矿的纯度是()A33% B66%C78% D
13、88%5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2 mol H2SO4的浓硫酸中，加热得到气体体积标准状况下为22.4 LD将浓硫酸与浓硝酸混合时，应将浓硫酸缓缓注入盛浓硝酸的容器中6某同学设想用如图所示装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到实验目的的是()选项ABCD实验目的吸水性脱水性强氧化性溶解放热实验装置7某小组同学为探究铜跟浓硫酸的反应情况，并收集一瓶反应产生的气
14、体，设计了如图所示装置。实验中他们取6.4 g铜片与12 mL 18 molL1浓硫酸放在圆底烧瓶中加热，直到反应完毕仍发现烧瓶中有铜剩余。(1)为防止空气污染，请补画如图虚框中的实验装置，并注明所需要的试剂名称。(2)写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：_。(3)该小组认为铜片未完全溶解，则瓶中可能还有一定量的硫酸剩余，其原因是：_。(4)为证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，可选用下列药品中的_(填写字母序号)。A铁粉BBaCl2溶液C银粉 练后感悟浓、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察状态黏稠状液体黏稠度较小的液体密度浓H2SO4密度较大，相同体
15、积时，浓H2SO4质量大化学性质铁片因铁被钝化而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立即变黑无明显现象胆矾蓝色变为白色无颜色变化第2课时硫酸的制备与浓硫酸的性质学业基础新知预习CuSO45H2OFeSO47H2O沸腾炉4FeS211O22Fe2O38SO2接触室2SO2O22SO3吸收塔SO3H2O=H2SO4无色黏稠、油状液体较高难挥发易溶2HZn=Zn2H2红2HCuO=Cu2H2OHOH=H2OSO42-Ba2=BaSO4吸水黑膨胀褪色脱水氧化还原溶解气泡变蓝褪色强氧化干燥剂有机物21钝化Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OC2H2SO4(浓)C
16、O22SO22H2O即时自测1答案：(1)(2)(3)(4)(5)2解析：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。答案：C3答案：(1)沸腾炉(2)增大矿石跟空气的接触面积，使之燃烧充分提高原料的利用率(3)4FeS211O2高温2Fe2O38SO24解析：浓硫酸使蓝色硫酸铜晶体变白，是因为浓硫酸的吸水性而不是脱水性。答案：(1)CCABBEBD(2)
17、SO2和H2浓硫酸与锌反应放出SO2气体，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，锌与稀硫酸反应放出H2核心素养例1【解析】(1)该装置中a可干燥SO2、O2并使两者充分混合，控制气体流速；b为SO2与O2的反应装置；c可验证反应后混合气体中含有SO3，所以c中试剂是0.5 molL1 BaCl2溶液；d的作用是吸收SO3和酸雾；e的作用是通过酸性高锰酸钾溶液吸收SO2而褪色(或变浅)，检验和除去混合气体中的SO2；f中收集的气体是氧气。(2)用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓硫酸，不可行，其理由是SO3与NaHSO3反应生成SO2，干扰对原混合气体中SO2的检验。【答案】(1)0.5 mol
18、L1 BaCl2溶液检验和除去SO2O2(2)SO3与NaHSO3反应生成SO2，干扰对原混合气体中SO2的检验提升1解析：乙装置相当于接触室，将SO2催化氧化为SO3，由于该反应是一个可逆反应，故从乙装置中出来的气体中含有SO2、O2、SO3；丙装置相当于吸收塔，用浓硫酸吸收SO3；丁装置是用水吸收SO3，SO3溶于水会放出大量的热，使水汽化为水蒸气，从而形成酸雾；本实验中缺少尾气吸收装置。FeS2的实际用量为100 t95%(15%)92%(10.6%)82.5 t。设可制得98%的浓硫酸的质量为x，由关系式：FeS22H2SO4，则12082.5 t29898%x，解得x137.5 t。
19、答案：(1)4FeS211O2高温2Fe2O38SO2(2)接触室吸收塔(3)SO2、O2、SO3(4)吸收SO3有酸雾产生(5)缺少尾气吸收装置(6)137.5例2【解析】(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计，方案可行。(2)乙中常温下铝遇浓硫酸使铝钝化，加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生H2。(3)丁错误，挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟，浓硫酸不属于挥发性酸。【答案】(1)甲、丙、戊(2)乙加热(3)丁硫酸是高沸点酸，不挥发提升2解析：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，每2 mol H2SO4参与反应时，其中1 mol H2SO4作
20、氧化剂，被还原成SO2，而另1 mol H2SO4起酸的作用，生成CuSO4，A正确；浓硫酸具有强氧化性，浓硫酸与足量的锌反应生成二氧化硫，随着反应的进行，浓硫酸变稀，稀硫酸与锌反应生成氢气，B不正确；浓硫酸不能干燥碱性气体和还原性气体，C不正确；浓硫酸具有强氧化性，所以强还原性气体既不能用浓硫酸制备，也不能用浓硫酸干燥，D不正确。答案：A学考评价1解析：进入热交换器预热的是SO2和O2的混合物，据此可排除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。答案：C2解析：本题考查学生对浓、稀硫酸在吸水与其中水分挥发的差异。浓H2SO4敞口放
21、置时，易吸收空气中的H2O而增重，稀H2SO4敞口放置水分挥发，质量减小。两种溶液都存在吸水与水分的挥发两个过程，只不过浓H2SO4以吸收水分为主，溶液质量增加；而2 molL-1的稀H2SO4以水分挥发为主，质量减小。答案：B3解析：A项，常温下浓硫酸能使铁、铝钝化，故可用铁质、铝质容器盛放浓H2SO4。B项，浓硫酸使蔗糖炭化，体现了浓硫酸的脱水性。C项，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生成CuSO4，起酸的作用。D项，实验室中用浓硫酸与固体亚硫酸钠反应来制取二氧化硫，在两种反应物中硫元素处于相邻价态，根据氧化还原反应规律知
22、，它们之间是不可能发生氧化还原反应的，应为复分解反应，其原理是用难挥发性酸制易挥发性酸，强酸制弱酸。因而在此反应中浓硫酸表现的是难挥发性和酸性。答案：BC4解析：本题采用差量法计算。设1 g样品中含FeS2的质量为x。4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2质量差m4120 2160480-320=160x 1 g-0.78 g=0.22 g480x1600.22 g，x0.66 g。黄铁矿的纯度为0.66 g1 g100%66%。答案：B5解析：A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(NH3)；B项，金属与浓硫酸反应时，生成相应的盐、S
23、O2和H2O，此时浓硫酸显酸性和强氧化性，而与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，浓硫酸浓度逐渐降低，当反应到一定程度变为稀硫酸时，反应自行停止，故产生的SO2不足22.4 L；浓硫酸遇水放出大量热，所以浓硫酸与水及含水的液体混合时，应将浓硫酸缓缓注入水或含水液体中，D正确。答案：D6解析：盛有水的烧杯中水的量减少可以证明浓硫酸具有吸水性，A正确；滤纸片脱水炭化可以证明浓硫酸具有脱水性，B正确；Cu与浓H2SO4常温下不反应，加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，C错误；U形管中水面右高左低，说明浓硫酸溶解时放出大量的热，使锥形瓶中压强增大，D正确。答案：C7答案：(1)(2)Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O(3)反应过程中H2SO4被不断消耗，且生成的水逐渐增多使浓硫酸浓度变稀，至一定浓度时就不再与铜片反应(4)A
