5.1.2 硫酸和硫酸根离子的检验 学案（含答案）

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1、第第 2 课时课时 硫酸和硫酸根离子的检验硫酸和硫酸根离子的检验 核心素养发展目标 1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫酸的性质， 促进“证据推 理与模型认知”化学核心素养的发展。 2.通过实验探究浓硫酸的吸水性、 脱水性和强氧化性， 学会硫酸根离子的检验方法，强化“科学探究与创新意识”。 一、硫酸 1.硫酸的工业制法 (1)写出由黄铁矿为原料制取硫酸各阶段的化学方程式： 4FeS211O2= 高温 2Fe2O38SO2； 2SO2O2 催化剂 2SO3； SO3H2O=H2SO4。 (2)工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收 SO3，原因是 SO3与水反应为放热反应，易产生 水雾，影响

2、 SO3的吸收。 2.硫酸具有酸的共性 写出下列反应的离子方程式或现象 3.浓硫酸的特性 (1)吸水性 观察思考 描述现象 蓝色的硫酸铜晶体变为白色的无水硫酸铜粉末 结论 浓硫酸具有吸水性 (2)脱水性 观察思考 描述现象 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并 释放出有刺激性气味的气体 结论 浓硫酸具有脱水性 吸水性 脱水性 原理 浓硫酸能够吸收气体、液体中 的水分子及固体中的结晶水 浓硫酸能把有机物中氢、氧元素按 水的组成比脱去，剩余黑色的炭 区别 物质中含有 H2O 物质中不含有 H2O，只含有氢元素 和氧元素 应用 作干燥剂 (3)强氧化性 实验探究：浓硫酸与铜的反应 实验

3、现象 a 试管中铜丝表面有气泡产生； b 试管中的溶液逐渐变为无色； c 试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色； 将 a 试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液显蓝色 实验 结论 Cu 和浓硫酸反应的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O 与还原性化合物反应，如 H2S、HBr 等。 相关链接 硫酸的性质 (1)物理性质 纯净的硫酸是无色、黏稠、难挥发的油状液体。 硫酸的密度大于水的密度， 硫酸溶液中硫酸的质量分数越大， 其密度越大； 质量分数为 98% 的浓硫酸，密度为 1.84 g cm 3。 硫酸与水以任意比互溶，浓硫酸溶解时可放出大量的热；浓硫酸的稀释方法是将浓硫酸沿 烧杯

4、内壁缓缓倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌。 (2)硫酸为二元强酸，具有酸的通性。 (3)浓硫酸的特性 浓硫酸能吸收空气中和物质表面的水， 还能夺取结晶水合物中的结晶水。 前者是物理变化， 后者是化学变化。 浓硫酸具有脱水性，能使木炭碳化、白纸变黑、蔗糖变黑等。 浓硫酸具有强氧化性 Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O 2Fe6H2SO4(浓)= Fe2(SO4)33SO26H2O C2H2SO4(浓)= CO22SO22H2O S2H2SO4(浓)= 3SO22H2O 2P5H2SO4(浓)= 2H3PO45SO22H2O 2FeSO42H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3SO22H

5、2O H2SH2SO4(浓)=SSO22H2O 1.下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的序号分别填在横线上。 强酸性 强氧化性 高沸点、难挥发性 脱水性 吸水性 (1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体_。 (2)用磷矿物主要成分是磷酸钙和硫酸反应制磷酸_。 (3)浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体_。 (4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸_。 (5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末_。 (6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体_。 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 解析 (1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。

6、(2)磷酸是高沸点的中强酸，利 用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4) 常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜，阻止内部的金 属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末。 (6)浓硫酸具有强氧化性，而溴化氢、碘化氢和硫化氢具有强还原性。 2.根据硫酸的性质回答下列问题： (1)实验用金属与酸反应制取氢气时，往往用稀硫酸，而不用浓硫酸，这是为什么？ 提示 因为浓硫酸具有强氧化性，与金属反应时生成二氧化硫，无氢气产生。 (2)用氧化还原反应的原理解释：具有氧化性的浓硫酸能干燥有还原

7、性的 SO2吗？ 提示 能，因为6 价的 S 和4 价的 S 之间没有中间价态，不能发生化学反应。 (3)实验室用 MnO2和浓盐酸加热制取氯气、铜和浓硫酸加热反应生成 SO2气体，其中的酸会 不会完全反应？ 提示 酸都不会完全反应。MnO2和浓盐酸加热制取氯气时，随着反应的进行，盐酸浓度越 来越小，当变为稀盐酸时，反应停止；而铜和浓硫酸加热反应生成 SO2气体时，硫酸浓度也 会变小，当变为稀硫酸时，反应也停止。 (4)将足量的锌粉投入一定量的浓硫酸中，写出可能发生反应的化学方程式。 提示 Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O ZnH2SO4(稀)=ZnSO4H2 浓硫酸与金属反应

8、的规律 (1)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。 (2)浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时， 随着反应的进行， 浓硫酸浓度变小， 一旦变为稀硫酸， 就不再与不活泼金属反应。 (3)浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时，开始浓硫酸表现其强氧化性，产生二氧化硫气体；当浓 硫酸变为稀硫酸时，则产生的气体为氢气。 1.下列现象与用途和浓硫酸的脱水性有关的是( ) A.浓硫酸可作氯气的干燥剂 B.浓硫酸加到蔗糖中，蔗糖变黑 C.浓硫酸加到胆矾上，蓝色晶体变成白色粉末 D.浓硫酸与铜反应制取二氧化硫 答案 B 解析 浓硫酸和氯气不反应，浓硫酸作氯气的干燥剂，体现

9、了吸水性，A 项错误；浓硫酸将 蔗糖中的 H、O 元素以 21 的比例脱去而体现脱水性，B 项正确；浓硫酸加到胆矾上，蓝色 晶体变成白色粉末，体现了吸水性，C 项错误；浓硫酸和铜发生氧化还原反应体现其强氧化 性，D 项错误。 2.浓硫酸与下列物质作用时，只表现强氧化性的是( ) A.蓝色硫酸铜晶体 B.木材炭化 C.红热木炭 D.氧化铝 答案 C 解析 浓硫酸具有吸水性，能使蓝色硫酸铜晶体变为白色粉末；浓硫酸使木材炭化表现的是 脱水性；浓硫酸与红热的木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，浓硫酸只表现强氧化性； 浓硫酸与氧化铝反应表现的是酸性。 3.将一定量的锌与 100 mL 18.5 mol

10、L 1 浓硫酸充分反应后， 锌完全溶解， 同时生成气体 A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至 1 L，测得溶液的 c(H )0.1 mol L1，则下列叙述中错 误的是( ) A.气体 A 为 SO2和 H2的混合物 B.气体 A 中 SO2和 H2的体积比为 41 C.反应中共消耗 Zn 97.5 g D.反应中共转移 3 mol 电子 答案 B 解析 生成气体的物质的量为 33.6 L 22.4 L mol 11.5 mol，剩余硫酸的物质的量为1 21 L0.1 mol L 10.05 mol，参加反应的 n(H 2SO4)0.1 L18.5 mol L 10.05 mol

11、1.8 mol，浓硫酸与锌 反应生成 SO2，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，稀硫酸与锌反应生成 H2，设反应生 成 x mol SO2，y mol H2，依据反应方程式可得 xy1.5,2xy1.8，解得 x0.3，y1.2， 所以反应生成 0.3 mol SO2和 1.2 mol H2，B 项错误。 二、硫酸根离子的检验 1.硫酸根离子实验探究 实验操作 实验现象 离子方程式 加入 BaCl2生成白色沉淀，再 加入少量稀盐酸，白色沉淀不 溶解 SO2 4Ba 2=BaSO 4 加入 BaCl2生成白色沉淀，再 加入少量稀盐酸，白色沉淀溶 解，生成无色无味气体 Ba2 CO2 3=BaC

12、O3， BaCO32H =Ba2CO 2 H2O 硫酸根离子的检验方法 未知溶液 加盐酸酸化 无明显现象 加氯化钡溶液 产生白色沉淀 说明 原未知液中含 SO2 4 上述检验过程中先加入盐酸酸化的目的是排除 CO2 3等离子的干扰。 2.问题讨论 某同学设计了如下实验检验某试液中是否含有 SO2 4： 试液 加BaCl2白色沉淀 稀盐酸 白色沉淀不溶解。 结论：试液中有 SO2 4。 (1)该方案是否严密？不严密。 (2)请说明理由：如果该溶液中含有 Ag 而不含 SO2 4，溶液中的 Ag 与 Cl反应生成的氯化银 也是不溶于酸的白色沉淀。 1.经溶解、过滤和蒸发操作得到的粗盐中还含有一些可

13、溶性硫酸盐及 CaCl2、MgCl2等杂质。 (1)若除去粗盐中的上述杂质，将选用的试剂及反应的离子方程式填入表中： 杂质 加入的试剂 离子方程式 硫酸盐 CaCl2 MgCl2 (2)除去粗盐中可溶性杂质的原理 (3)为使杂质离子完全除去， 要加入过量的试剂。 后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去， 由此可知碳酸钠溶液要在_之后加入。 (4)最后加入盐酸的目的是_。 答案 (1)氯化钡溶液 Ba2 SO2 4=BaSO4 碳酸钠溶液 Ca 2CO2 3=CaCO3 烧碱溶液 Mg2 2OH=Mg(OH) 2 (3)氯化钡溶液 (4)除去溶液中过量的 OH 和 CO2 3 (1)物质除杂和分

14、离的基本原则 不增(不引入新的杂质)。 不减(不减少被提纯的物质)。 易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。 易复原(被提纯的物质易复原)。 (2)物质除杂和分离注意的问题 除杂试剂要过量。 后续试剂应能除去过量的前一试剂。 尽可能将杂质转化为所需物质。 除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。 2.某溶液中含有硫酸镁和硫酸钠两种溶质，选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固 体分离出来，设计实验流程如下： (1)欲证明滤液中存在 SO2 4、CO 2 3，选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的_，发 现有气泡生成，再向其中加入_溶液，出现白色沉淀，则可证明 SO2 4、CO 2 3均存在。 (2

15、)如何洗涤碳酸镁沉淀？ (3)如何检验碳酸镁沉淀是否洗涤干净？ 答案 (1)稀盐酸 氯化钡(答案合理均可) (2)沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚 好浸没沉淀，让水自然流下，重复 23 次。(3)取少量最后一次洗涤液，滴加稀盐酸和氯化 钡溶液。若有沉淀生成则说明没有洗净；反之，已洗涤干净(答案合理均可)。 解析 (1)熟悉CO2 3、 SO 2 4检验所用的试剂和加入的先后顺序。 常用含有H 的酸来检验CO2 3， 常用含有 Ba2 的可溶性钡盐检验 SO2 4。因 CO 2 3可与 Ba 2生成碳酸钡沉淀，干扰 SO2 4的检 验，故在检验 SO2 4之前应先检验 CO 2 3，并将

16、其除去。 (2)过滤完毕， 过滤的固体表面总是残留部分母液溶质离子， 用蒸馏水在原过滤器中冲洗即可。 (3)检验沉淀是否洗净时，实际上是检验最后一次洗涤液是否含有母液中的溶质离子，此题可 通过检验最后一次洗涤液中是否含有 SO2 4达到目的。 沉淀的洗涤 (1)洗涤沉淀的原因：过滤完毕，过滤的固体表面总是残留部分母液。 (2)洗涤沉淀的方法：沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水，使水刚好浸没沉淀，让水流下， 直到固体表面洗涤干净为止(洗涤 23 次)。 (3)沉淀是否洗涤干净，检验方法：取最后一次洗涤液，加入相关试剂后观察现象。 1.下列检验试样中有无 SO2 4的操作及结论正确的是( ) A.滴

17、加 BaCl2有白色沉淀生成，一定有 SO2 4 B.加盐酸酸化的 BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有 SO2 4 C.滴加硝酸酸化的 AgNO3溶液没有白色沉淀生成，一定没有 SO2 4 D.先加盐酸无明显现象，再加 BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有 SO2 4 答案 D 解析 A 中可能为 CO2 3、SO 2 3或 Ag ；B 中可能为 Ag；Ag 2SO4是微溶物，只有当浓度较 大时才出现沉淀，所以 C 选项中不能排除有 SO2 4存在的可能。 2.依据粗盐提纯的原理，除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质，可选用氢氧化钡 溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂，按如图步骤操作： 溶液 加过 量A 滤液 加过量B 操作 滤液 加适 量C 加热 煮沸 纯净氯化钾溶液 (1)B 的化学式是_，C 的化学式是_。 (2)加入过量 A 的目的是_。 (3)加入过量 B 的目的是_。 (4)加热煮沸的目的是_。 (5)操作的名称是_。 答案 (1)K2CO3 HCl (2)除尽镁离子和硫酸根离子 (3)除尽过量的钡离子 (4)使氯化氢 挥发逸出 (5)过滤 解析 先加入过量的氢氧化钡溶液，将氯化镁、硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀、硫酸钡沉淀， 过滤除去沉淀，滤液中再加入过量的碳酸钾溶液，使过量的钡离子转化为碳酸钡沉淀，过滤 除去沉淀，滤液中加入适量的盐酸，加热煮沸，得到氯化钾溶液。