2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素1.2硫酸教案新人教版必修2

PAGE12-第2課時(shí)硫酸課前自主預(yù)習(xí)一、硫酸的制備1．古代制法加熱膽礬(CuSO4·5H2O)或綠礬(FeSO4·7H2O)制取硫酸。2．現(xiàn)代工業(yè)制法——接觸法二、硫酸的性質(zhì)1．稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)具有酸的通性，溶于水完全電離：H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。2．濃硫酸的特性(1)吸水性濃硫酸能夠汲取氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水，故常用作干燥劑。(2)脫水性濃硫酸能按水的組成比脫去紙、棉布、木條等有機(jī)物中的氫、氧元素。向蔗糖中加入濃硫酸時(shí)，視察到的現(xiàn)象有：①蔗糖變黑；②蔗糖體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭；③放出有刺激性氣味的氣體。(3)強(qiáng)氧化性①與金屬的反應(yīng)：除金、鉑以外的絕大多數(shù)金屬都能與濃硫酸作用。常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃硫酸發(fā)生鈍化。與銅反應(yīng)的試驗(yàn)探究②與非金屬的反應(yīng)濃硫酸與木炭的反應(yīng)：2H2SO4(濃)＋Ceq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．硫酸的用途(1)重要的化工原料，試驗(yàn)室必備的重要試劑。(2)工業(yè)上可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。(3)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸，作干燥劑等。三、硫酸鹽課堂互動(dòng)探究硫酸的制備工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖：依據(jù)上圖回答下列問題：(1)填寫下列各進(jìn)口或出口物質(zhì)的名稱：A含硫礦石(如FeS2)；B爐渣；C二氧化硫、氧氣；D尾氣(SO2、O2)。(2)接觸法制硫酸分為三個(gè)階段，填寫下表：濃硫酸與稀硫酸1．濃硫酸與稀硫酸的比較2.濃硫酸與稀硫酸的鑒別方法(1)取少量蒸餾水，向其中加入少量試樣，能夠放出大量熱的為濃硫酸，反之為稀硫酸。(2)視察狀態(tài)：為黏稠狀液體的是濃硫酸，而黏稠度較小的是稀硫酸。(3)取體積相等的兩液體，用手掂掂，質(zhì)量較大的是濃硫酸。(4)取少量試樣，向其中加入鐵片，若能夠產(chǎn)生大量氣泡的則為稀硫酸：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑；若無明顯現(xiàn)象(鈍化)，則為濃硫酸。(5)用玻璃棒分別蘸取試樣在紙上寫字，馬上變黑(濃硫酸的脫水性)的為濃硫酸，另一種為稀硫酸。濃硫酸的特性1．濃硫酸吸水性和脫水性的區(qū)分濃硫酸吸水是把物質(zhì)本身中自由的水或結(jié)晶水汲取。濃硫酸脫水是把本身不含水的有機(jī)物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去。所以二者的本質(zhì)區(qū)分是物質(zhì)中有沒有現(xiàn)成的水分子。濃硫酸能夠汲取空氣中的水分和其他物質(zhì)表面的水分，因此濃硫酸常用作干燥劑。但是它不能用來干燥堿性氣體(如NH3)和強(qiáng)還原性氣體(如H2S)。2．濃硫酸的強(qiáng)氧化性的表現(xiàn)(1)Fe、Al的鈍化。常溫下，當(dāng)Fe、Al等較活潑金屬遇到濃硫酸時(shí)，會(huì)與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。(2)與不活潑金屬和非金屬的反應(yīng)。由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，故存在與稀硫酸不同的化學(xué)性質(zhì)，能夠與不活潑金屬或非金屬發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中有如下規(guī)律：①反應(yīng)要加熱；②還原產(chǎn)物一般是SO2。一般金屬被氧化為高價(jià)態(tài)的硫酸鹽，非金屬被氧化為高價(jià)態(tài)氧化物或含氧酸；③濃硫酸與金屬反應(yīng)時(shí)，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，而與非金屬反應(yīng)時(shí)，只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性；④隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)就停止。典例題組訓(xùn)練題組一硫酸的制備1．在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要緣由二者都正確的是(D)A．黃鐵礦煅燒前要粉碎，因?yàn)榇髩K黃鐵礦不能燃燒B．從沸騰爐出來的氣體只有SO2C．SO2氧化成SO3，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3D．SO3用98.3%的濃H2SO4汲取，目的是防止形成酸霧，以便使SO3汲取完全解析：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。從沸騰爐出來的氣體除SO2外，還有雜質(zhì)氣體、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不行能全部轉(zhuǎn)化為SO3。SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4，若干脆用水汲取，會(huì)形成大量酸霧，導(dǎo)致SO3汲取不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為汲取劑，則不會(huì)出現(xiàn)酸霧，汲取SO3更充分。2．(雙選)右圖為工業(yè)制硫酸的三設(shè)備之一的汲取塔。下列說法錯(cuò)誤的是(BC)A．從①處通入SO3，整個(gè)汲取操作實(shí)行逆流的形式B．從②處噴出98.3%的硫酸，瓷環(huán)的作用是防止暴沸C．從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2，可干脆排入大氣D．從④處流出的是更濃的硫酸解析：首先明確該裝置(設(shè)備)在汲取SO3過程中是采納逆流原理進(jìn)行汲取的，即98.3%的硫酸是從汲取塔頂噴下，而SO3是從汲取塔底部通入的。這樣有利于氣、液的充分接觸，汲取效果好，而不是防止暴沸。從汲取塔上部導(dǎo)出的氣體是N2、沒有起反應(yīng)的O2和少量SO2，干脆排入大氣會(huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)用汲取劑汲取或循環(huán)運(yùn)用。工業(yè)制硫酸的留意事項(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。2爐氣進(jìn)入接觸室前要凈化，目的是除去爐氣中的雜質(zhì)，防止催化劑中毒及對(duì)設(shè)備造成不利影響。3接觸室內(nèi)運(yùn)用熱交換器的目的是利用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。4在汲取塔內(nèi)用98.3%的濃H2SO4汲取SO3而不是用水汲取的緣由是用水汲取SO3時(shí)，易形成酸霧，汲取速率慢，而用98.3%的濃H2SO4汲取SO3時(shí)，汲取SO3的速率快，不形成酸霧，汲取完全。題組二濃硫酸的性質(zhì)3．濃硫酸具有以下五種性質(zhì)：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．吸水性以下過程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？(1)熱的濃硫酸與銅片反應(yīng)AB(填字母，下同)。(2)熱的濃硫酸與木炭反應(yīng)B。(3)濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體E。(4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸B。(5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末E。(6)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體B。(7)濃硫酸使潮濕的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后變黑AD。解析：(1)濃硫酸在加熱條件下將不活潑的金屬銅轉(zhuǎn)化成硫酸銅，不僅表現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性，還表現(xiàn)了酸性。(2)熱的濃硫酸與木炭反應(yīng)，只體現(xiàn)強(qiáng)氧化性。(3)濃硫酸汲取待干燥氣體中的水蒸氣，表現(xiàn)吸水性。(4)常溫下，濃硫酸和鋁、鐵反應(yīng)，在金屬表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻擋內(nèi)部的金屬和濃硫酸接著反應(yīng)，體現(xiàn)了濃硫酸的氧化性。(5)濃硫酸能汲取膽礬晶體中的結(jié)晶水，使之變成無水硫酸銅白色粉末，表現(xiàn)吸水性。(6)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。吸水性與脫水性的區(qū)分：題組三濃硫酸的強(qiáng)氧化性4．用如圖所示試驗(yàn)裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應(yīng)。下列試驗(yàn)操作不合理的是(D)A．上下移動(dòng)①中銅絲可限制SO2的量B．②中選用品紅溶液驗(yàn)證SO2的生成C．③中選用NaOH溶液汲取多余的SO2D．為確認(rèn)CuSO4生成，向①中加水，視察顏色解析：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，當(dāng)向上移動(dòng)①中銅絲時(shí)，銅絲與濃H2SO4脫離接觸，反應(yīng)停止；當(dāng)向下移動(dòng)時(shí)，銅絲與濃H2SO4接觸，生成SO2，故可以限制SO2的量，A項(xiàng)正確；SO2可使品紅溶液褪色，加熱后又復(fù)原紅色，因此可以運(yùn)用品紅溶液檢驗(yàn)SO2，B項(xiàng)正確；SO2干脆排放會(huì)污染大氣，可用NaOH溶液汲取，SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O，C項(xiàng)正確；反應(yīng)后，①中仍含有大量的H2SO4，干脆向①中加水，簡(jiǎn)單使水沸騰而濺出，造成危急。應(yīng)待①中溶液冷卻后，把試管①中的液體漸漸倒入盛有少量水的另一支試管中，溶液變藍(lán)，可以確認(rèn)CuSO4的生成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．在化學(xué)課上，圍繞濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了如下試驗(yàn)探究：將適量的蔗糖放入燒杯中，加入幾滴水，攪拌勻稱。然后加入適量濃硫酸，快速攪拌，放出大量的熱，同時(shí)視察到蔗糖漸漸變黑，體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體。請(qǐng)回答：(1)生成的黑色(單質(zhì))物質(zhì)是C(填化學(xué)式)。(2)這種黑色物質(zhì)接著與濃硫酸作用會(huì)產(chǎn)生兩種氣體，其中一種氣體有刺激性氣味，是大氣的主要污染物之一，這種刺激性氣味的氣體成分是SO2(填化學(xué)式)，這種黑色物質(zhì)接著與濃硫酸作用，產(chǎn)生兩種氣體的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)據(jù)蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)象，說明濃硫酸具有CD(填序號(hào))。A．酸性B．吸水性C．脫水性D．強(qiáng)氧化性(4)將試驗(yàn)(2)產(chǎn)生的刺激性氣味氣體通入品紅溶液，可以看到品紅溶液褪色，說明這種氣體具有漂白性；將(2)中產(chǎn)生的刺激性氣味的氣體通入水中可生成一種不穩(wěn)定、易分解的酸，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式SO2＋H2OH2SO3。解析：(1)蔗糖的化學(xué)式為C12H22O11，向蔗糖中加入濃硫酸，濃硫酸將蔗糖中的H、O以21的組成脫去，生成的黑色單質(zhì)為C。(2)黑色物質(zhì)為C，C接著與濃硫酸反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O，產(chǎn)生的兩種氣體為CO2和SO2，CO2是無色無味的氣體，SO2是無色有刺激性氣味的氣體，刺激性氣味的氣體成分為SO2，C與濃硫酸加熱時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)由蔗糖漸漸變黑說明濃硫酸具有脫水性，由C與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生兩種氣體說明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，該過程說明濃硫酸具有脫水性和強(qiáng)氧化性，C、D正確。(4)試驗(yàn)(2)產(chǎn)生的刺激性氣味氣體為SO2，SO2具有漂白性，SO2通入品紅溶液中，可以看到品紅溶液褪色。SO2屬于酸性氧化物，通入水中SO2會(huì)與水反應(yīng)生成不穩(wěn)定、易分解的H2SO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋H2OH2SO3。足量的活潑金屬Zn與濃硫酸反應(yīng)時(shí)，起先階段濃硫酸體現(xiàn)其強(qiáng)氧化性，產(chǎn)生SO2氣體，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)濃硫酸變?yōu)橄×蛩釙r(shí)，Zn與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2。在常溫下，鐵、鋁遇到濃H2SO4鈍化，但是加熱條件下，不會(huì)鈍化。核心素養(yǎng)1．濃H2SO4的特性2.濃硫酸與Cu、C反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O、C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4鈍化，可用鋁(或鐵)槽車運(yùn)輸濃硫酸。提示：①H2SO4是高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性的強(qiáng)酸，利用這一性質(zhì)可以制取HCl和HF：H2SO4(濃)＋NaCleq\o(=,\s\up17(微熱))NaHSO4＋HCl↑，CaF2＋H2SO4=CaSO4＋2HF↑。②由“量變”引起的“質(zhì)變”：金屬(如Cu、Zn等)與濃H2SO4反應(yīng)時(shí)，要留意H2SO4濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。起先階段產(chǎn)生SO2氣體，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4的濃度變小，最終變?yōu)橄2SO4，Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，Zn與稀H2SO4反應(yīng)生成H2而不是SO2?！纠?】(雙選)下列關(guān)于硫酸的敘述中，正確的是()A．濃硫酸具有脫水性，因而能使蔗糖炭化B．濃硫酸有強(qiáng)氧化性，可貯存在鋁、鐵容器中C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體D．稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)將水沿著器壁漸漸加入濃硫酸中，并用玻璃棒不斷攪拌【解析】使蔗糖炭化，表現(xiàn)濃硫酸的脫水性，A正確；濃硫酸雖具有強(qiáng)氧化性，但可與鋁、鐵在常溫下發(fā)生鈍化反應(yīng)，在表面生成一層致密的氧化膜，故可貯存在鋁、鐵容器中，B正確；濃硫酸與氨氣反應(yīng)，不能用于干燥氨氣，C錯(cuò)誤；濃硫酸密度比水大，稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)防止酸液飛濺，應(yīng)將濃硫酸沿著器壁漸漸加入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼B【例2】(1)用過量的鋅與濃H2SO4反應(yīng)，某同學(xué)認(rèn)為除了生成SO2外，還有H2產(chǎn)生，理由是_____________________________。(2)用過量銅片與含0.2molH2SO4的濃H2SO4共熱足夠長時(shí)間，甲認(rèn)為產(chǎn)生的SO2少于0.1mol，理由是__________________；而乙同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的SO2為0.1mol，理由是_____________。(3)試驗(yàn)證明在低溫下銅不能與O2反應(yīng)，也不能與稀H2SO4共熱發(fā)生反應(yīng)，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀H2SO4中并通入空氣來制備CuSO4溶液的。銅屑在此狀態(tài)下被溶解的化學(xué)方程式為_________________________________________________________。利用銅制備CuSO4的另一種方法為_____________________(用化學(xué)方程式表示)。以上兩種方法________(填“前”或“后”)者較好，緣由是___________________________________?！窘馕觥繚釮2SO4與金屬反應(yīng)時(shí)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4的量不斷削減，硫酸由濃變稀，稀H2SO4可與鋅反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，但稀H2SO4不與銅反應(yīng)。在稀H2SO4存在的條件下，Cu與O2在加熱條件下反應(yīng)生成堿性氧化物CuO，并快速溶解在熱的稀H2SO4中生成CuSO4。【答案】(1)Zn過量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃H2SO4變稀，稀H2SO4可與Zn反應(yīng)產(chǎn)生H2(2)由反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H