5.1.2硫酸 不同价态含硫物质的转化 学案1(含答案)
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1、第第 2 2 课时课时 硫酸硫酸 不同价态含硫物质的转化不同价态含硫物质的转化 学业要求 核心素养建构 1.能列举、描述、辨识硫酸的重要物理性质、 化学性质及实验现象。 2.能从氧化还原的角度分析浓硫酸的强氧化 性。 3.SO2 4的检验。 4.了解不同价态硫元素之间的转化。 知识梳理 一、硫酸 1.硫酸的物理性质 纯硫酸是无色、黏稠、难挥发的油状液体,稀释时放出大量热。 2.稀硫酸具有酸的通性 (1)电离方程式为 H2SO4=2H SO2 4。 (2)硫酸具有酸的通性,可与酸碱指示剂作用,也可与活泼金属、碱、碱性氧化 物及某些盐反应。 微自测 1.下列物质的变化中,加入稀硫酸不能一步实现的是
2、( ) A.ZnZnSO4 B.CuOCuSO4 C.块状大理石制取大量 CO2 D.Ba(OH)2BaSO4 解析 块状大理石与稀硫酸反应时, 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。 答案 C 3.浓硫酸的特性 (1)吸水性:浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子,故常用做干燥剂。 (2)脱水性:浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按水的组成比脱去,留下黑色的 炭。如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵 状固体,并放出有刺激性气味的气体。 (3)强氧化性 与金
3、属的反应:除 Au、Pt 以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用,如与铜反 应。 实验操作 实验 说明 a.通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止 b.浸有碱液的棉花团可以吸收多余的 SO2,以防止污染环境 实验现象 a.试管中铜丝表面逐渐变黑色 b.试管中的品红溶液逐渐变为无色 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,溶液变为蓝色 实验结论 Cu 与浓硫酸反应的化学方程式为 Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O 常温下,冷的浓硫酸能使 Fe、Al 发生钝化,故可用铁槽车运输浓 H2SO4。 与非金属反应 加热时,浓硫酸与木炭反应的化学方程式为 C2H
4、2SO4(浓)= CO22SO22H2O。 微自测 2.下列关于浓硫酸的叙述正确的是( ) A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化 B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体 C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气、氯气等气体 D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝钝化,体现了浓硫酸的强氧化性 答案 D 4.硫酸的工业流程 工业上一般以硫黄或其他含硫化物(如黄铁矿)的原料来制备硫酸。金属冶炼时产 生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。 微自测 3.有关接触法制硫酸,下列说法中不正确的是( ) A.硫和硫铁矿均可做为原料 B.SO2转化为 SO3,需在催化剂和加热条件下进行 C.SO3
5、应用 98.3%的浓硫酸吸收 D.制备过程的化学反应均为氧化还原反应 答案 D 二、硫酸根离子的检验 在实验室里,通常将溶液先加稀盐酸酸化,以排除 CO2 3、Ag 等可能造成的干 扰,然后加入 BaCl2溶液来检验 SO2 4的存在。 微自测 4.为了检验某溶液中是否含有 SO2 4,下列操作最合理的是( ) A.先用盐酸酸化,再加 BaCl2溶液 B.先用硝酸酸化,再加 BaCl2溶液 C.加入用硝酸酸化的 BaCl2溶液 D.先用盐酸酸化,再加 Ba(NO3)2溶液 解析 检验 SO2 4时常用 Ba2 ,但是需要排除 CO2 3和 SO2 3的影响,CO2 3可以通 过将溶液酸化排除影
6、响,SO2 3也可以通过将溶液酸化排除影响,但要注意不能 用硝酸等强氧化性酸,防止 SO2 3被氧化成 SO2 4,所以通常先用盐酸酸化溶液, 排除 CO2 3、SO2 3、Ag 等的影响以后,再用 BaCl 2溶液检验 SO2 4。 答案 A 三、不同价态含硫物质的转化 1.常见重要化合物 名称及化学式 石膏:CaSO4 2H2O 熟石膏:2CaSO4 H2O 胆矾:CuSO4 5H2O 黄铁矿:FeS2 黄铜矿:CuFeS2 芒硝:Na2SO4 10H2O 2.不同价态硫元素转化关系图 微自测 5.下列反应中,硫元素能表现氧化性的是( ) A.SO2=SO2 B.SO22H2S=3S2H2
7、O C.SO2Cl22H2O=H2SO42HCl D.Na2SO32HCl=2NaClH2OSO2 答案 B 探究一 浓 H2SO4的特性 从多角度剖析浓H2SO4的三大特性 探究素材 1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别 特别提醒 二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子, 浓硫酸的吸水性是浓 硫酸吸收环境中的水分子形成水合硫酸。 2.浓硫酸强氧化性 (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。 (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。 在加热条件
8、下, Fe、 Al 与浓硫酸会发生反应, 如 2Fe6H2SO4(浓)= Fe2(SO4)3 3SO26H2O。 常温下与氢之前活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性,生成硫酸盐 和 SO2,硫酸变稀后,生成的气体为 H2。 与氢之后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,反应就停止。 与具有还原性的化合物反应,如与 H2S、HI
9、、HBr、FeCl2等物质反应。 探究题目 1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)在常温下,浓硫酸使 Fe 和 Al 钝化,说明常温下浓 H2SO4与 Fe 和 Al 都不反 应( ) (2)浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸不具有氧化性( ) (3)常温下将铜片放入浓硫酸中,无明显变化,说明铜在浓硫酸中发生钝化( ) (4)将浓 H2SO4滴到湿的蔗糖表面,固体变黑膨胀,说明浓 H2SO4有脱水性、吸 水性和强氧化性( ) (5)浓 H2SO4具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓 H2SO4不能干燥 SO2( ) (6)浓 H2SO4具有吸水性,所以浓 H2SO4可以干燥 H2、CO、
10、NH3、H2S、HI、HBr 等气体( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 对比浓硫酸和稀硫酸提升认知能力 探究素材 浓硫酸和稀硫酸的区别 浓硫酸 稀硫酸 物理 加水 放出大量热 无明显变化 观状态 油状液体 液态 密度 (浓 H2SO4)(稀 H2SO4) 化学 性质 铁片 无明显变化(钝化) 铁片逐渐溶解, 并产生无 色气体 铜片 (加热) 铜片溶解,产生无色气体 不反应 白纸 变黑 无明显变化 胆矾 蓝色变白 胆矾溶解形成蓝色溶液 探究题目 2.用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作错误的是( ) A.分别取 10 mL 溶液,质量大的是浓硫酸,质量小的是稀硫酸 B.观察液体
11、流动性,流动性好的是稀硫酸,油状黏稠的是浓硫酸 C.把 CuSO4 5H2O 晶体投入溶液中,逐渐变为白色粉末的是浓硫酸,晶体溶解的 是稀硫酸 D.将铝片分别投入溶液,快速放出气体的是浓硫酸,放出气体慢的是稀硫酸 解析 硫酸浓度越大溶液密度越大,故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比,浓硫酸的 质量大于稀硫酸,A 项正确。浓硫酸是黏稠的液体,流动性不如稀硫酸,B 项正 确。浓硫酸有吸水性,能吸收结晶水合物中的结晶水,故胆矾投入浓硫酸会变为 白色粉末,投入稀硫酸中胆矾晶体溶解,C 项正确。常温下浓硫酸使铝片钝化无 气体放出,铝片投入稀硫酸中有气体(氢气)放出,D 项错误。 答案 D 宏微结合探析浓硫酸与金
12、属反应的 “量变”到“质变” 探究素材 1.浓硫酸与活泼金属反应(如 Zn 等,铁、铝除外):开始生成硫酸盐和 SO2,随着 反应的进行,浓硫酸变稀后,生成的气体为 H2。 2.浓硫酸与不活泼金属(如 Cu 等):开始生成硫酸盐和 SO2,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。 探究题目 3.50 mL 物质的量浓度为 18 mol L 1 的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应。 下列有关说法中正确的是( ) A.有 0.9 mol 的硫酸被还原 B.有 0.45 mol 的硫酸被还原 C.充分反应后体系中无硫酸剩余 D.消耗铜的物质的量一定少于 0.45 mol 解析
13、 强氧化性是浓硫酸的特性。随反应的进行,硫酸变稀,氧化性变弱,与 Cu 的反应将停止。因此参与反应的硫酸的物质的量一定少于 0.9 mol,被还原的 硫酸一定少于 0.45 mol,参与反应铜的物质的量也一定少于 0.45 mol。 答案 D 制取H2SO4的工业流程及H2SO4性 质应用 探究素材 1.主要应用 硫酸是一种重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、燃料和盐类等。 2.制备方法 (1)流程: (2)原理: 第一步:制取 SO2 SO2= 点燃 SO2或 4FeS211O2= 高温 2Fe2O38SO2 第二步:制取 SO3 2SO2O2 催化剂 2SO3 第三步:吸收 SO3
14、(用 98%的浓 H2SO4吸收) SO3H2O=H2SO4 探究题目 4.用硫及其化合物制硫酸有下列三种反应途径,某些反应条件和产物已省略,下 列有关说法不正确的是( ) 途径:S 浓HNO3H 2SO4 途径:S O2 SO2 O2 SO3 H2O H2SO4 途径:FeS2 O2 SO2 O2 SO3 H2O H2SO4 A.途径的反应中体现了浓 HNO3的强氧化性 B.途径、的第二步反应在实际生产中可以通过增大 O2的浓度来降低成本 C.由途径、分别制取 1 mol H2SO4,理论上各消耗 1 mol S,各转移 6 mol e D.途径、比途径污染相对小且原子利用率高,更能体现“绿
15、色化学”的理 念 解析 途径属于浓硝酸和非金属单质的反应,表现了浓硝酸的强氧化性,A 项 正确;途径、的第二步反应为可逆反应,通过增大 O2的浓度来提高二氧化 硫的转化率,降低成本,B 项正确;由途径、分别制取 1 mol H2SO4,理论 上各消耗 1 mol S,各转移 6 mol e ,而途径转移 7.5 mol e,C 项错误。 答案 C 探究二 SO2 4离子检验及应用 从微观探析SO2 4的检验提升推理能力 探究素材 SO2 4的检验 1.检验方法: 被检液 加足量 盐酸酸化无现象 滴加BaCl2 溶液 根据有无白色沉淀判断 SO2 4的存在。 2.注意事项: (1)先加入盐酸酸化
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