201x-201x版高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第一單元 含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用 第2課時(shí) 蘇教版必修1

第2課時(shí)硫酸的制備和性質(zhì)專題4

第一單元含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本原理及生產(chǎn)過(guò)程中原料的綜合利用。2.熟知硫酸的化學(xué)性質(zhì)和濃硫酸的特性。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)根據(jù)上圖回答下列問(wèn)題：(1)填寫下列各進(jìn)口或出口物質(zhì)的名稱：A

(如

)；B

；C

；D

。工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖：含硫礦石爐渣一、硫酸的制備二氧化硫、氧氣FeS2尾氣(SO2、O2)三原料_____________________________________________三階段造氣(生成SO2)接觸氧化(生成SO3)SO3吸收(生成H2SO4)三設(shè)備____________________三反應(yīng)(均放熱)______________________________________________________________________________________(2)接觸法制硫酸分為三個(gè)階段，填寫下表：硫黃或含硫礦石(硫鐵礦)空氣98.3%的濃H2SO4沸騰爐接觸室吸收塔2Fe2O3＋8SO22SO2＋O22SO3SO3＋H2O===H2SO4工業(yè)制硫酸的注意事項(xiàng)(1)在沸騰爐中煅燒黃鐵礦時(shí)，要把礦石粉碎，目的是__________________

。(2)爐氣進(jìn)入接觸室前要凈化，目的是________________________________

。(3)接觸室內(nèi)使用熱交換器的目的是__________________________________

。(4)在吸收塔內(nèi)用98.3%的濃H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是______________________________________________________________________

。增大黃鐵礦與O2的接觸面積，使反應(yīng)加快提高原料利用率歸納總結(jié)除去爐氣中的雜質(zhì)，防止催化劑中毒及對(duì)設(shè)備造成不利影響利用SO2和O2反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱輸入設(shè)備的氣體，冷卻反應(yīng)后的氣體用水吸收SO3時(shí)，易形成酸霧，吸收速率慢，而用98.3%的濃H2SO4吸收SO3時(shí)，吸收SO3的速率快，不形成酸霧，吸收完全例1在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是A.黃鐵礦煅燒前要粉碎，因?yàn)榇髩K硫鐵礦不能燃燒B.從沸騰爐出來(lái)的氣體只有SO2C.SO2氧化成SO3，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3D.SO3用98.3%的濃H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收

完全√答案解析解析將黃鐵礦粉碎是使其增大與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，并不是大塊黃鐵礦不能燃燒。從沸騰爐出來(lái)的氣體除SO2外，還有SO3、O2等。SO2轉(zhuǎn)化為SO3為可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，故SO2不可能全部轉(zhuǎn)化為SO3。SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4，若直接用水吸收，會(huì)形成大量酸霧，導(dǎo)致SO3吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，則不會(huì)出現(xiàn)酸霧，吸收SO3更充分。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫出沸騰爐內(nèi)煅燒硫鐵礦的反應(yīng)方程式________________________________。例2工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分：沸騰爐、接觸室、吸收塔。下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸工藝的流程設(shè)計(jì)出來(lái)的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。答案解析4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2解析乙裝置相當(dāng)于接觸室，將SO2催化氧化為SO3，由于該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，故從乙裝置中出來(lái)的氣體中含有SO2、O2、SO3；丙裝置相當(dāng)于吸收塔，用濃硫酸吸收SO3；丁裝置是用水吸收SO3，SO3溶于水會(huì)放出大量的熱，使水汽化為水蒸氣，從而形成酸霧；本實(shí)驗(yàn)中缺少尾氣吸收裝置。(2)下圖中的乙、丙分別相當(dāng)于工業(yè)上制取硫酸裝置中的________、______。(3)從乙裝置中出來(lái)的氣體有_______________。(4)丙裝置的作用為_(kāi)_________，丁中的現(xiàn)象為_(kāi)____________。(5)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在的較明顯缺陷是___________________。接觸室吸收塔SO2、O2、SO3吸收SO3有酸霧產(chǎn)生缺少尾氣吸收裝置答案1.將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中，其質(zhì)量的變化是

，變化的原因是

。若將一瓶濃鹽酸(或濃硝酸)敞口放置在空氣中，其質(zhì)量的變化是

，原因是_______________________

。2.將一定量的蔗糖放入小燒杯中，加入濃硫酸，觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________________________________

，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是C12H22O11 ________________

。增大濃硫酸能吸收空氣中的水蒸氣二、濃硫酸的特性減小濃鹽酸(或濃硝酸)易揮發(fā)，溶質(zhì)減少白色蔗糖變黑、體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體12C＋11H2O、相關(guān)視頻實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a試管中銅絲表面

；b試管中的品紅溶液

；c試管中的紫色石蕊溶液

；將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液__________實(shí)驗(yàn)結(jié)論Cu和濃H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O3.按表中圖示裝置完成實(shí)驗(yàn)，將有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論填入表中：變黑，有氣泡逸出逐漸變?yōu)闊o(wú)色逐漸變?yōu)榧t色變?yōu)樗{(lán)色相關(guān)視頻濃硫酸的特性(1)吸水性：濃硫酸可以吸收空氣或其他氣體中的

、混在固體中的濕存水、結(jié)晶水合物中的結(jié)晶水。在實(shí)驗(yàn)室里常用濃硫酸作

。(2)脫水性：濃硫酸可以使有機(jī)化合物中的

從有機(jī)物中“脫離”出來(lái)，結(jié)合生成

。(3)強(qiáng)氧化性①濃硫酸能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成高價(jià)態(tài)金屬的硫酸鹽，本身一般被還原為

。②常溫下，冷的濃硫酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化，故可用鋁槽車運(yùn)輸濃H2SO4。水蒸氣干燥劑氫、氧元素按水的組成水分子SO2歸納總結(jié)③與非金屬反應(yīng)濃硫酸可將碳、磷等非金屬單質(zhì)氧化成

，本身被還原為

。加熱時(shí)，濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。高價(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸SO2例3濃硫酸具有A.強(qiáng)酸性，B.強(qiáng)氧化性，C.高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性，D.脫水性，E.吸水性等性質(zhì)。以下過(guò)程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？請(qǐng)將答案的字母分別填入括號(hào)中。(1)用NaCl固體和濃H2SO4在加熱條件下制氯化氫氣體(

)答案解析C解析濃硫酸具有高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性，氯化氫氣體易揮發(fā)。(2)用磷礦物[主要成分是Ca3(PO4)2]和硫酸反應(yīng)制磷酸(

)答案解析A解析磷酸是高沸點(diǎn)的中強(qiáng)酸，利用強(qiáng)酸與弱酸鹽反應(yīng)制弱酸的原理制磷酸。(3)濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體(

)E解析濃硫酸吸收混在上述氣體中的雜質(zhì)水蒸氣。(4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸(

)B解析常溫下，濃硫酸和鋁、鐵反應(yīng)，在金屬表面生成一層薄而致密的氧化物薄膜，阻止內(nèi)部的金屬和濃硫酸繼續(xù)反應(yīng)。(5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末(

)答案解析E解析濃硫酸吸收膽礬晶體中的結(jié)晶水，使之變成無(wú)水硫酸銅白色粉末。(6)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體(

)B解析濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，而HBr、HI、H2S具有強(qiáng)還原性。(7)濃硫酸使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后變黑(

)AD解析濃硫酸既具有酸的通性，可使酸堿指示劑變色，又具有脫水性，可使有機(jī)物炭化。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)濃H2SO4強(qiáng)氧化性的理解(1)濃H2SO4與稀H2SO4氧化性的區(qū)別(2)常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4“鈍化”①“鈍化”不是不反應(yīng)，而是生成的致密氧化膜阻止金屬與濃硫酸繼續(xù)反應(yīng)。②加熱條件下，F(xiàn)e、Al與濃硫酸反應(yīng)而不會(huì)“鈍化”。例4實(shí)驗(yàn)證明銅在低溫下不能和O2發(fā)生反應(yīng)，也不能和稀硫酸共熱發(fā)生反應(yīng)，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀硫酸中并不斷地通入空氣來(lái)制取CuSO4溶液。銅屑在此狀態(tài)下發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________。利用銅和濃H2SO4在加熱條件下也能制備CuSO4溶液，其化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________。以上兩種方法哪種好？____________，原因是____________________________________________________________________________________________________________。答案解析規(guī)律總結(jié)2Cu＋O2 2CuO、CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2OCu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O第一種方法好①制得相同質(zhì)量的產(chǎn)品，第一種方法消耗的硫酸少；②第二種方法生成SO2，會(huì)造成大氣污染；③第一種方法節(jié)約能源解析在稀硫酸存在的條件下，Cu與O2反應(yīng)后的生成物迅速溶解在熱的稀硫酸中生成CuSO4；第二種方法是在加熱條件下銅與濃硫酸反應(yīng)，濃H2SO4會(huì)被還原為SO2，其利用率降低且生成的氣體有毒。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)濃H2SO4與金屬反應(yīng)的規(guī)律(1)H后面的金屬Cu需要加熱條件，H前面的金屬Zn常溫下即反應(yīng)。濃H2SO4被還原為SO2，金屬被氧化為高價(jià)態(tài)硫酸鹽(濃H2SO4足量)。(2)濃H2SO4與金屬反應(yīng)時(shí)，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4濃度變小，變?yōu)橄2SO4。1.工業(yè)制硫酸發(fā)生的三個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：學(xué)習(xí)小結(jié)2.稀硫酸具有酸的通性，濃硫酸具有三大特征：吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性。達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)在接觸法制硫酸中，礦石粉碎的目的是為了增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分(

)(2)在吸收塔內(nèi)，是用濃硫酸吸收SO3而不是用水，目的是為了防止形成酸霧，腐蝕設(shè)備(

)(3)在SO2的氧化過(guò)程中，若O2充足，SO2可全部轉(zhuǎn)化為SO3(

)12345答案√√×62.下列關(guān)于硫酸的說(shuō)法正確的是_____(填序號(hào))。(1)在常溫下，濃硫酸與Fe和Al發(fā)生“鈍化”，說(shuō)明常溫下濃H2SO4與Fe和Al都不反應(yīng)(2)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，稀硫酸不具有氧化性(3)常溫下將銅片放入濃硫酸中，無(wú)明顯變化，說(shuō)明銅在濃硫酸中發(fā)生“鈍化”(4)將濃H2SO4滴到濕的蔗糖表面，固體變黑膨脹并有刺激性氣味氣體生成，說(shuō)明濃H2SO4有脫水性、吸水性和強(qiáng)氧化性(5)濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性，SO2具有還原性，所以濃H2SO4不能干燥SO2(6)濃H2SO4具有吸水性，所以濃H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等氣體(7)濃H2SO4與過(guò)量的Cu反應(yīng)與濃H2SO4與過(guò)量的Zn反應(yīng)的原理完全一樣12345答案(4)63.下列關(guān)于濃硫酸和稀硫酸的敘述中正確的是A.常溫時(shí)都能與鐵發(fā)生反應(yīng)，放出氣體B.加熱時(shí)都能與銅發(fā)生反應(yīng)C.都能作為氣體干燥劑D.硫元素的化合價(jià)都是＋6價(jià)解析常溫時(shí)濃硫酸使鐵鈍化；銅與稀硫酸常溫和加熱時(shí)都不反應(yīng)；濃硫酸有吸水性可以作干燥劑，稀硫酸不能作干燥劑?！?2345答案解析64.濃H2SO4在實(shí)現(xiàn)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是①Cu―→CuSO4

②C―→CO2

③FeO―→Fe2(SO4)3 ④Fe2O3―→Fe2(SO4)3A.①③ B.②④ C.①④ D.②③√12345答案解析6解析①正確，濃硫酸表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，將Cu氧化為Cu2＋，自身還原為SO2，同時(shí)生成了鹽(CuSO4)，體現(xiàn)了濃硫酸的酸性；②只體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性；③既體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性，將＋2價(jià)Fe氧化為＋3價(jià)Fe，同時(shí)又生成了鹽[Fe2(SO4)3]，體現(xiàn)了濃硫酸的酸性；④只體現(xiàn)了濃硫酸的酸性。1234565.向50mL18mol·L－1的H2SO4溶液中加入足量的銅片，加熱使之反應(yīng)。則充分反應(yīng)后，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量A.小于0.45molB.等于0.45molC.在0.45mol和0.90mol之間D.大于0.90mol解析根據(jù)反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。若50mL18mol·L－1的H2SO4與銅完全反應(yīng)，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量為0.45mol，而實(shí)際上，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4的濃度逐漸變稀，銅與稀H2SO4不反應(yīng)，故被還原的H2SO4的物質(zhì)的量小于0.45mol?！?2345答案解析66.Ⅰ.將適量的蔗糖放入燒杯中，加入少量水，攪拌均勻。然后加入適量濃硫酸，迅速攪拌，放出大量的熱，同時(shí)觀察到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體。(1)生成的黑色物質(zhì)是___(填化學(xué)式)。12345答案解析6C解析濃硫酸具有脫水性，能將蔗糖中的H、O原子以H2O(2∶1)的形式脫去，蔗糖脫水后只剩下C元素，故黑色物質(zhì)是單質(zhì)C。(2)“體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體”，寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式