2019-2020学年苏教版化学必修1《4.1.2 硫酸的制备和性质》学案（含解析）

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1、第2课时硫酸的制备和性质核心素养发展目标1.知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用。2.熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性。一、硫酸的制备工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：根据上图回答下列问题：(1)填写下列各进口或出口物质的名称：A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气；D尾气(SO2、O2)。(2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：三原料硫黄或含硫矿石(硫铁矿)空气98.3%的浓H2SO4三阶段造气(生成SO2)接触氧化(生成SO3)SO3吸收(生成H2SO4)三设备沸腾炉接触室吸收塔三反应(均放热)SO2SO2；4FeS211O22Fe2O38SO22

2、SO2O22SO3SO3H2O=H2SO4工业制硫酸的注意事项(1)在沸腾炉中煅烧黄铁矿时，要把矿石粉碎，目的是增大黄铁矿与O2的接触面积，使反应加快提高原料利用率。(2)炉气进入接触室前要净化，目的是除去炉气中的杂质，防止催化剂中毒及对设备造成不利影响。(3)接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体，冷却反应后的气体。(4)在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时，易形成酸雾，吸收速率慢，而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时，吸收SO3的速率快，不形成酸雾，吸收完全。例1在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在

3、吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列说法中不正确的是()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%的浓硫酸，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浓硫酸答案C解析三氧化硫的吸收通常使用98.3%的浓硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化硫时容易形成酸雾，吸收速率慢，不利于三氧化硫的吸收；气体的吸收常采用逆流原理，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和少量二氧化硫，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。例2工业上制

4、硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔。下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的，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)写出沸腾炉内煅烧硫铁矿的反应方程式：_。(2)上图中的乙、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_，丁中的现象为_。(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是_。答案(1)4FeS211O22Fe2O38SO2(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

5、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。二、浓硫酸的特性1吸水性(1)浓硫酸可吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。(2)常用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥某些气体(如H2、Cl2、SO2等)，不能干燥碱性气体(如NH3等)和强还原性气体(如H2S、HI、HBr等)。2脱水性(1)浓硫酸可使有机化合物中的氢、氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来，结合生成水分子。(2)浓硫酸脱水性实验如图所示：现象：蔗糖逐

6、渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状固体，放出有刺激性气味的气体，品红溶液褪色。结论：浓硫酸具有脱水性，且能氧化碳单质，同时自身被还原为二氧化硫。3强氧化性(1)与金属铜的反应实验现象：a试管中铜丝表面变黑，有气泡逸出；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；冷却后，将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色。铜与浓硫酸反应的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。(2)与铁、铝的反应常温下，铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜而钝化，从而阻止了酸与内层金属的进一步反应，所以常温下可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸。(3)与非金属的反应浓硫酸与木炭

7、反应的化学方程式：C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O。浓硫酸的强氧化性(1)浓硫酸能与大多数金属反应，生成高价态金属的硫酸盐，本身一般被还原为SO2。但在常温下，浓硫酸能使铁、铝钝化。(2)浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。例3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蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体C浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体D常温下，浓硫酸不与铁、铝反应，所以可以用铁、铝制容器盛装浓硫酸答案B解析浓硫酸具有脱水性，使蔗糖中H、O元素以水的形式脱出，而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓

8、硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；由于浓硫酸的氧化性很强，常温下，铁和铝的表面被氧化为致密的氧化膜，D错误。例4关于浓硫酸与铜的反应，下列叙述正确的是()A在反应中，浓硫酸只表现出氧化性B此反应属于复分解反应C在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性D每1 mol铜参加反应就有2 mol硫酸被还原，同时生成1 mol 二氧化硫答案C思维启迪(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反应时，随着反应的进行，浓硫酸浓度变

9、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，浓硫酸只表现其强氧化性；浓硫酸与氧化铝反应表现的是酸性。2将浓硫酸慢慢滴入浓盐酸中，产生的现象是()A产生黄绿色气体 B冒白雾，混合物温度升高C液体四溅，冒白烟 D冒白雾，温度降低答案B3下列关

10、于浓硫酸的叙述不正确的是()A浓硫酸能与金属、非金属单质反应，作氧化剂，被还原为二氧化硫B浓硫酸可将铜、汞等金属氧化，生成高价态金属的硫酸盐C浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸D浓硫酸具有强氧化性，加热时浓硫酸能将铁、铝钝化答案D解析浓硫酸具有强氧化性，加热时能与金属单质(如铜、汞等)、非金属单质(如碳、磷等)反应，浓硫酸作氧化剂，被还原为二氧化硫，金属单质被氧化为金属高价态的硫酸盐，非金属单质被氧化为高价态的氧化物或含氧酸。常温下，浓硫酸能将铁、铝钝化。4向50 mL 18 molL1的H2SO4溶液中加入足量的铜片，加热使之反应。则充分反应后，被还原的H2SO4的物质

11、的量()A小于0.45 molB等于0.45 molC在0.45 mol和0.90 mol之间D大于0.90 mol答案A解析根据反应：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。若50 mL 18 molL1的H2SO4与铜完全反应，被还原的H2SO4的物质的量为0.45 mol，而实际上，随着反应的进行，H2SO4的浓度逐渐变稀，铜与稀H2SO4不反应，故被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol。5下图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容，据此下列说法正确的是 ()硫酸化学纯(CP)500 mL化学式：H2SO4相对分子质量：98密度：1.84 gcm3质量分数：98%A该硫酸的物质的量浓度为9.2 molL1B1 mol Zn与足量的该硫酸反应产生2 g氢气C能用铁制容器盛放该硫酸D该硫酸稀释时应将水倒入盛有该酸的烧杯中并不断地用玻璃棒搅拌答案C解析此题考查浓硫酸和稀硫酸的不同点。据标签信息可得c18.4 molL1，可知此硫酸为浓硫酸；稀硫酸与Zn反应产生H2，浓硫酸与Zn反应不产生H2；可用铁器盛放浓硫酸，但不能盛放稀硫酸；浓硫酸稀释时由于放出大量的热，故应将浓硫酸慢慢注入盛水的烧杯中，并不断用玻璃棒搅拌。