1、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 硫酸的制备和性质课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、稀硫酸具有酸的通性1与指示剂作用：能使紫色石蕊试液变。2 与 活 泼 金 属 反 应，生 成 盐 和，Fe H2SO4=FeSO4H2。3与碱性氧化物反应，生成盐和；CuOH2SO4=。4与碱反应，生成盐和；2NaOHH2SO4=。5与某些盐反应：H2SO4Na2CO3=。红氢气水CuSO4H2O水Na2SO42H2ONa2SO4H2OCO2二、浓硫酸的性质浓 H2SO4 是色状液体，挥发，能以任意比与水混溶，常用 98%的浓 H2SO4 的密度为 1
2、.84 gcm3，物质的量浓度为molL1。无黏稠油难18.4三、浓硫酸的化学性质1浓硫酸是二元强酸，具有酸的通性。2浓硫酸的特性。(1)脱水性。浓硫酸能把有机物中的元素按脱去，留下黑色炭。例如，浓硫酸能使蔗糖。H、O原子个数比 21炭化(2)吸水性。浓硫酸能够吸收游离态的水或结晶水，可用做。(3)强氧化性。与 Cu 反应。化学方程式为。干燥剂Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O与铁、铝反应。常温下，浓硫酸可以使铁、铝钝化，即铁、铝表面被浓硫酸氧化为，阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以可以用制容器来盛装浓硫酸。与非金属反应。化学方程式为。致密的氧化物薄膜铁、铝C2H2SO4(浓)
3、=CO22SO22H2O铜与浓硫酸反应：Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O(浓硫酸作用：)；火热木炭与浓硫酸反应：C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O(浓硫酸作用：)；氧化性、酸性氧化性溴化氢被浓硫酸氧化：2HBrH2SO4(浓)=SO2Br22H2O(浓硫酸作用：)；硫化氢被浓硫酸氧化：H2SH2SO4(浓)=SSO22H2O(浓硫酸作用：)。在以上反应中，浓硫酸一般被还原为。氧化性氧化性SO2四、硫酸的工业制法接触法制备硫酸的工艺包含三个步骤，请写出方程式：1硫黄(或含硫矿石，如二硫化亚铁 FeS2)在沸腾炉中与氧气反应生成二氧化硫。化学方程式或。SO2=点燃 SO2
4、4FeS211O2=高温 2Fe2O38SO22二氧化硫在催化剂作用下与氧气反应生成三氧化硫。化学方程式。3三氧化硫与水反应生成硫酸。化学方程式。2SO2O2催化剂2SO3SO3H2O=H2SO4五、几种重要的硫酸盐探究点一 浓硫酸与稀硫酸1浓硫酸与稀硫酸的比较 2.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法酸的氧化性与氧化性酸有何区别？提示：(1)酸的氧化性是 H的性质，是酸的通性，所有的酸都具有此性质，H的氧化性较弱，它只能氧化活动性排在氢前面的金属。(2)氧化性酸是指酸根中显正价的元素表现出来的性质，如HN5 O3、H2S6 O4(浓)、HCl1 O 等，它们的氧化性非常强，不仅能氧化排在氢前面的金属，还
5、能氧化排在氢后面的金属及非金属。例如：浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸都是强氧化性酸。【例 1】某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：(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方案的是_，改进方法是_。(3)完全错误的是_，因为_。甲、丙、戊乙增加加热条件(或将结论改为常温下反应产生气体的为稀硫酸)丁硫酸是高沸点酸，没有挥发性【思路分析】(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。浓
6、硫酸和 2 molL1 的稀硫酸，在实验室中敞口放置。它们的质量随放置天数的变化如图。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B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 molL1 的稀 H2SO4 以水分挥发为主，质量减小。探究点二 浓硫酸的特性1浓硫酸吸水性和脱水性的区别浓硫酸吸水是把物质本身中自由的
7、水或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身不含水的有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。所以，二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分，因此浓硫酸常用作干燥剂。但是它不能用来干燥碱性气体(如 NH3)和强还原性气体(如 H2S)。2浓硫酸的强氧化性的表现(1)Fe、Al 的钝化。常温下，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：反应要加热；还
8、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；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；随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。特别提醒：足量的活泼金属 Zn 与浓硫酸反应时，开始阶段浓硫酸体现其强氧化性，产生 SO2 气体，随着反应的进行，当浓硫酸变为稀硫酸时，Zn 与稀硫酸反应产生 H2。1浓硫酸与蔗糖的反应中，表现了浓硫酸的哪些性质？提示：在该实验中，浓硫酸脱去蔗糖中的氢、氧元素，把蔗糖中的碳氧化为 CO2，同时自身部分被还原为 SO2，表现出脱水性和氧化性，但主要表现为脱水性。2浓硫酸
9、和稀硫酸都有氧化性，只是氧化性的强弱不同，二者氧化性的原理是否相同？提示：不相同。浓硫酸表现强氧化性，是 SO24 的6 价 S易被还原。而稀硫酸的弱氧化性是酸中的 H被还原，H氧化性比 SO24 弱得多。31 L 18.4 molL1 的浓硫酸与足量铜反应时，生成 9.2 mol SO2 气体吗？提示：Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低，待变为稀硫酸时反应停止，故含 18.4 mol H2SO4 溶质的浓硫酸与足量 Cu 反应时，产生 SO2的物质的量小于 9.2 mol。【例 2】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
10、、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的 HI、H2S 等气体B浓硫酸与单质硫反应的方程式为：S2H2SO4(浓)=3SO22H2O，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，得到气体体积标准状况下为 22.4 LDD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【思路分析】判断某酸在化学反应中是否表现出了酸性，只需看该酸是否提供酸根离子生成了盐，如果生成了该酸对应的盐，则表现了酸性。【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
11、时，生成相应的盐、SO2 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；D 项因为浓硫酸的强氧化性使 Fe、Al 发生钝化，所以可以用来盛放浓硫酸，D 正确。故正确答案为D。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 mol/L 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
12、画如图虚框中的实验装置，并注明所需要的试剂名称。答案：(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：。Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O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)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DNa2CO3 溶液AD探究点三 硫酸工业制备1流程与制备2要点知识【例 3】下列说法正确的是()A硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧B从沸腾炉出来的气体只有 SO2
13、CSO2 氧化成 SO3 时，SO2 能全部转化为 SO3DSO3 用 98.3%的浓 H2SO4 吸收，目的是防止形成酸雾，使 SO3 吸收完全D【解析】将硫铁矿粉碎是增大其与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，A 项错误；从沸腾炉出来的气体除 SO2 外，还有 O2、N2 等，B 项错误；SO2 转化为 SO3 为可逆反应，正、逆反应同时进行，故 SO2 不可能全部转化为 SO3，C 项错误；SO3转化为 H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致 SO3吸收不完全，工业生产中用 98.3%的浓 H2SO4 吸收，则不会出现酸雾，能把 SO3 吸收完全，D 项正确。某小组同学设计如下
14、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 molL1 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：。不可行，SO3 与 NaHSO3 反应生成 SO2，干扰对原混合气体中SO2 的检验0.5
15、 molL1 BaCl2 溶液检验和除去 SO2O2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，会干扰对原混合气体中 SO2 的检验。1下列有关浓 H2SO
16、4 的叙述中，正确的是()A浓 H2SO4 与铜片共热的反应中，浓 H2SO4 既表现出强氧化性，又表现出酸性B浓 H2SO4 与金属活动性顺序中氢后面的金属反应生成的气体一般为 H2C常温下，铁或铝不与浓 H2SO4 反应，所以可用铁或铝制的容器贮存浓 H2SO4D浓 H2SO4 是不挥发性强酸，氢硫酸是挥发性弱酸，所以可用浓 H2SO4 与 FeS 反应制取 H2S 气体A解析：浓 H2SO4 与 Cu 片共热，反应的化学方程式为2H2SO4(浓)Cu,CuSO4SO22H2O，由反应式可知，若 2 mol H2SO4 参加反应，其中 1 mol H2SO4 作氧化剂被还原为 SO2，另外
17、 1 mol H2SO4 起酸的作用，故 A 项正确；在浓硫酸中存在的是 H2SO4 分子，其分子中6 价的硫易得到电子。H2SO4 把金属氧化的同时本身被还原为硫的低价化合物 SO2，即使遇到活泼金属如 Zn、Fe 等也是如此，故 B 项错误；常温下铁或铝不是不与浓 H2SO4 反应，而是反应的结果是铁、铝表面形成一薄层致密的氧化物保护膜，从而阻止了内部金属继续与浓 H2SO4 反应，故 C项错误；浓 H2SO4 有强氧化性，H2S 有强还原性，前者能把后者氧化，因此，得不到 H2S 气体，故 D 项错误。2在下图所示的实验装置中，实验开始一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是()A中苹果块
18、会干瘪B中胆矾晶体表面有“白斑”C中小试管内有晶体析出D中 pH 试纸变红D解析：浓硫酸具有吸水性，能够吸收空气中的水蒸气。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吸收，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。3在盛放浓硫酸的试剂瓶标签上应印有下列警示标识中的()解析：浓硫酸具有强腐蚀性，所以，应该印有的警示标识为 D。D4向 a mL 18 molL1 的浓硫酸中加入足量铜片，并加热，被还原的 H2SO4 的物质的量
19、和起酸性作用的 H2SO4 的物质的量分别为()A大于 9a103 mol，小于 18a103 molB都等于 9a103 molC都等于 18a103 molD都小于 9a103 molD解析：Cu 与稀硫酸不反应，在加热条件下铜和浓硫酸能发生反应。Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O 参加反应的 H2SO4 有一半被还原，在 Cu 与浓硫酸的反应过程中，浓硫酸浓度逐渐降低，变成稀硫酸时反应会停止，所以 18a103mol H2SO4 与足量铜片反应时，被还原的 H2SO4 小于 9a103mol，起酸性作用的 H2SO4 小于 9a103mol。5已知铜和浓硫酸可以在加热条件下
20、发生如下反应(反应方程式已配平)：Cu2H2SO4(浓)=CuSO4A2H2O，试通过计算和推理完成下面的问题。(1)A 物质可以导致酸雨的形成。A 应该属于(用字母代号填写)。a酸 b碱 c盐 d酸性氧化物 e碱性氧化物d(2)A 物质可以使酸性 KMnO4 溶液褪色，此反应中(填写化学式，下同)失去电子，氧化剂是。(3)足量的铜片与 10 mL 18 mol/L 的浓硫酸充分反应，如果该反应过程中转移了 0.1 mol 电子，生成的 CuSO4 的物质的量为mol，生成的 A 气体在标准状况下体积为L(假设气体全部逸出)。(4)将(3)中反应后得到的溶液与足量 Ba(OH)2 溶液混合，充
21、分反应后所得沉淀的质量为 g。SO2KMnO40.051.1235.19解析：(1)根据原子守恒可以求出 A 为 SO2。SO2 属于酸性氧化物，选 d。(2)SO2 可以使酸性 KMnO4 溶液褪色，此反应中 SO2是还原剂，氧化剂是 KMnO4。(3)由反应方程式可知，当有 2 mol e转移时，可以生成 1 mol CuSO4 和 1 mol SO2。所以，足量的铜片与 10 mL 18 mol/L 的浓硫酸充分反应，如果该反应过程中转移了 0.1 mol 电子，生成的 CuSO4 的物质的量为 0.05 mol，生成的 SO2的物质的量为 0.05 mol,0.05 mol SO2在标准状况下的体积为 1.12 L。(4)10 mL 18 mol/L 的浓硫酸中 n(H2SO4)0.18 mol，其中有 0.05 mol 被还原为 SO2，由 S 原子守恒可知，反应后得到的溶液中有 0.13 mol SO24 和 0.05 mol Cu2，该溶液与足量Ba(OH)2 溶液充分反应后可得到 0.13 mol BaSO4 和 0.05 mol Cu(OH)2 沉淀，故所得沉淀的质量为 35.19 g。