2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第1節(jié)第2課時(shí)硫酸硫酸根離子的檢驗(yàn)學(xué)案新人教版必修第二冊(cè)

PAGE10-第2課時(shí)硫酸硫酸根離子的檢驗(yàn)發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.通過(guò)試驗(yàn)探究駕馭濃硫酸的性質(zhì)及應(yīng)用，培育“宏觀辨識(shí)與改變觀念”的核心素養(yǎng)。2.結(jié)合工業(yè)制硫酸的流程了解H2SO4的工業(yè)制備原理，培育“科學(xué)看法與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。3.通過(guò)試驗(yàn)相識(shí)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的檢驗(yàn)方法，培育“科學(xué)探究與科學(xué)看法”的核心素養(yǎng)。一、硫酸1．工業(yè)制硫酸的原理示意圖上述流程涉及的化學(xué)方程式為S＋O2eq\o(=,\s\up9(點(diǎn)燃))SO2或4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up9(燃燒))2Fe2O3＋8SO2，2SO2＋O2eq\o(,\s\up9(V2O5),\s\do9(400～500℃))2SO3，SO3＋H2O=H2SO4。2．硫酸的酸性(1)電離方程式：H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(2)寫(xiě)出稀硫酸與Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反應(yīng)的離子方程式分別為Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑、CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O、H＋＋OH－=H2O、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H＋=CO2↑＋H2O。3．濃硫酸的特性(1)吸水性：濃硫酸能汲取存在于四周環(huán)境中的水分，可用于作干燥劑。(2)脫水性：濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機(jī)物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去。(3)強(qiáng)氧化性①與金屬Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。反應(yīng)中氧化劑是濃硫酸，還原劑是Cu，還原產(chǎn)物為SO2。②與非金屬的反應(yīng)濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。反應(yīng)中氧化劑為濃硫酸，還原劑為C，還原產(chǎn)物為SO2。試驗(yàn)制H2時(shí)，往往用稀硫酸而不用濃硫酸的緣由是什么？提示：濃硫酸具有強(qiáng)氧化性與金屬反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生H2而是產(chǎn)生SO2。二、常見(jiàn)的硫酸鹽1．石膏(化學(xué)式為CaSO4·2H2O)，加熱失水變?yōu)槭焓?化學(xué)式為2CaSO4·H2O)，應(yīng)用于制作各種模型和醫(yī)療用的石膏繃帶，工業(yè)上還用于調(diào)整水泥的硬化速率。2．硫酸鋇又稱“重晶石”或“鋇餐”，用于生產(chǎn)其他鋇鹽的原料或消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑。3．硫酸銅為白色粉末，CuSO4結(jié)合水后變?yōu)樗{(lán)色晶體膽礬(化學(xué)式為CuSO4·5H2O)，又稱藍(lán)礬。無(wú)水CuSO4可用于檢驗(yàn)H2O的存在。膽礬和石灰乳混合制成一種常用的農(nóng)藥——波爾多液。三、硫酸根離子的檢驗(yàn)1．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的檢驗(yàn)(1)試驗(yàn)探究：①稀硫酸或Na2SO4溶液eq\o(→,\s\up9(BaCl2溶液))eq\o(→,\s\up9(稀鹽酸))現(xiàn)象為有白色沉淀生成，加鹽酸后白色沉淀不溶解②Na2CO3溶液eq\o(→,\s\up9(BaCl2溶液))eq\o(→,\s\up9(稀鹽酸))現(xiàn)象為有白色沉淀生成，加鹽酸后白色沉淀溶解且放出氣體(2)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的檢驗(yàn)一般思路：待測(cè)液eq\o(→,\s\up9(先加稀鹽酸),\s\do9(酸化))無(wú)沉淀無(wú)氣體生成eq\o(→,\s\up9(BaCl2溶液))白色沉淀生成2．粗鹽中可溶性雜質(zhì)的除去雜質(zhì)加入的試劑化學(xué)方程式Na2SO4BaCl2溶液Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaClMgCl2NaOH溶液MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaClCaCl2Na2CO3溶液CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)濃硫酸有脫水性，所以可用濃硫酸作干燥劑。 ()(2)1L18.4mol·L－1的濃硫酸與足量銅反應(yīng)，生成9.2mol二氧化硫氣體。 ()(3)濃硫酸與足量Zn反應(yīng)的后期可以生成H2。 ()(4)H2、Cl2、CO2、HCl均可用濃硫酸干燥。 ()(5)濃硫酸使紙張變黑體現(xiàn)了濃H2SO4的脫水性。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)√(5)√2．下列事實(shí)與濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)(括號(hào)中)對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是()A.在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大(脫水性)B.在加熱條件下銅與濃硫酸反應(yīng)(氧化性、酸性)C.蔗糖與濃硫酸反應(yīng)時(shí)有海綿狀的炭生成(吸水性)D.濃硫酸可用來(lái)干燥某些氣體(不揮發(fā)性)[答案]B3．某報(bào)刊曾報(bào)道下面一段新聞“某日凌晨，一輛載有濃硫酸的罐車在某境內(nèi)側(cè)翻。從車中流出的硫酸使路邊雜草等被腐蝕成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空氣中到處充滿著刺鼻的氣味?！闭?qǐng)用化學(xué)學(xué)問(wèn)說(shuō)明下列問(wèn)題：(1)“路邊雜草被腐蝕成黑色”其緣由是___________________。(2)濃硫酸為不揮發(fā)性強(qiáng)酸，為什么說(shuō)“到處充滿著刺鼻的氣味”？________________________________________________。[答案](1)濃硫酸使草炭化(2)炭化后的碳與濃硫酸反應(yīng)生成SO2濃硫酸的三大特性探究1：蔗糖的脫水試驗(yàn)現(xiàn)象1：蔗糖漸漸變黑。緣由是濃硫酸具有脫水性：C12H22O11eq\o(→,\s\up9(濃硫酸))12C＋11H2O。現(xiàn)象2：蔗糖體積膨脹，形成黑色疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體。緣由是濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，把C氧化成CO2，并有SO2氣體放出。探究2：濃硫酸與Cu的反應(yīng)[試驗(yàn)裝置][問(wèn)題思索]1．a(chǎn)、b、c試管中的現(xiàn)象分別是什么？提示：a中銅絲變黑，有氣體逸出；b中品紅溶液漸漸變?yōu)闊o(wú)色；c中溶液變?yōu)榧t色。2．浸NaOH溶液棉團(tuán)的作用是什么？寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。提示：汲取尾氣SO2，防止污染空氣。SO2＋2OH－=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O。3．b中現(xiàn)象說(shuō)明白什么？提示：濃硫酸與Cu共熱生成SO2，同時(shí)說(shuō)明SO2具有漂白性。4．Cu與濃硫酸的反應(yīng)中，濃H2SO4表現(xiàn)了什么性質(zhì)？提示：強(qiáng)氧化性和酸性。濃硫酸的三大特性吸水性可汲取四周環(huán)境中的水分或結(jié)晶水作吸水劑，可以用來(lái)干燥O2、N2、CO2、Cl2等氣體，不能干燥堿性氣體(NH3)和還原性氣體(H2S、HI等)脫水性將有機(jī)物中的氫、氧元素按水的組成比例脫去如向蔗糖中加入濃硫酸：C12H22O11eq\o(→,\s\up9(濃硫酸))12C＋11H2O強(qiáng)氧化性與金屬反應(yīng)常溫與Fe、Al接觸，金屬表面會(huì)生成一層致密的氧化膜而鈍化加熱大多數(shù)金屬(Au、Pt除外)可被濃硫酸氧化，如Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up9(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O與非金屬反應(yīng)可以和C、S、P等非金屬反應(yīng)，如：C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O與某些還原性物質(zhì)(H2S、HI等)反應(yīng)H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2↑＋2H2O微點(diǎn)撥：(1)常溫下與活潑金屬反應(yīng)(鐵、鋁除外)表現(xiàn)強(qiáng)氧化性和酸性，生成硫酸鹽和SO2，硫酸變稀后，生成的氣體為H2。(2)加熱與不活潑金屬(如Cu)反應(yīng)時(shí)，即使金屬過(guò)量也不能使H2SO4完全反應(yīng)，也不會(huì)產(chǎn)生H2。(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。1．下列關(guān)于濃硫酸的敘述正確的是()A.濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化B.藍(lán)色膽礬晶體滴加濃硫酸時(shí)變?yōu)榘咨腆wC.濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體D.濃硫酸與銅片共熱的反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性B[濃硫酸具有脫水性，能使蔗糖中H、O元素以水的形式脫出，從而使蔗糖炭化變黑，與吸水性無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；濃硫酸具有吸水性，能汲取膽礬晶體中的結(jié)晶水，可以使藍(lán)色的膽礬晶體失水變?yōu)榘咨w，B正確；濃硫酸是一種酸，能和氨氣反應(yīng)，故不能干燥氨氣，C錯(cuò)誤；濃硫酸與銅片共熱的反應(yīng)中，濃硫酸既表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，又表現(xiàn)出酸性，D錯(cuò)誤。]2．5mL物質(zhì)的量濃度為18mol·L－1的硫酸中加入足量銅片并加熱，充分反應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是()A.有0.09mol的硫酸被還原B.有0.045mol的硫酸被還原C.充分反應(yīng)后體系中無(wú)硫酸剩余D.消耗的銅的質(zhì)量肯定小于2.88gD[濃硫酸與銅可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而稀硫酸與銅不發(fā)生反應(yīng)。濃硫酸與銅反應(yīng)時(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸漸漸被消耗，其濃度漸漸下降，當(dāng)硫酸由濃變稀時(shí)反應(yīng)就會(huì)停止。因此，參與反應(yīng)的硫酸實(shí)際量要比理論計(jì)算值小。據(jù)題n(H2SO4)＝0.005L×18mol·L－1＝0.09mol，參與反應(yīng)的硫酸n(H2SO4)＜0.09mol，被還原的硫酸小于0.045mol，參與反應(yīng)的銅小于2.88g。]SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的檢驗(yàn)和粗鹽的提純1．分析下列說(shuō)法是否正確？不正確的說(shuō)明緣由。(1)溶液中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，說(shuō)明溶液中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(2)溶液中加入鹽酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，說(shuō)明溶液中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(3)溶液中先加入鹽酸，無(wú)沉淀生成，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，說(shuō)明溶液中含SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(4)溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明溶液含SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。提示：(1)錯(cuò)誤，Ag＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等離子干擾。(2)錯(cuò)誤，Ag＋干擾。(3)正確。(4)錯(cuò)誤，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))干擾。2．如何除去NaCl溶液中的Ca2＋？提示：溶液中加入過(guò)量的Na2CO3溶液，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入適量稀鹽酸，調(diào)整溶液pH為中性。1．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的檢驗(yàn)(1)一般思路待檢驗(yàn)溶液eq\o(→,\s\up9(加足量稀鹽酸酸化))無(wú)明顯現(xiàn)象(若有沉淀，則靜置后取上層清液)eq\o(→,\s\up9(滴加BaCl2溶液))視察有無(wú)白色沉淀產(chǎn)生(若有白色沉淀產(chǎn)生，則說(shuō)明待檢驗(yàn)溶液中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))；若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則說(shuō)明待檢驗(yàn)溶液中不含SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))。(2)解除干擾①Ag＋干擾：用鹽酸酸化可解除Ag＋的干擾。②COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))干擾：BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2都是白色沉淀，與BaSO4白色沉淀不同的是，這些沉淀可溶于強(qiáng)酸中，因此檢驗(yàn)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))時(shí)，必需先用鹽酸酸化。不能用硝酸酸化，因在酸性條件下，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))等會(huì)被溶液中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))氧化為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，從而干擾檢驗(yàn)結(jié)果。2．除去粗鹽中可溶性雜質(zhì)的步驟微點(diǎn)撥：粗鹽提純時(shí)為使雜質(zhì)離子完全除去，要加入過(guò)量的試劑，后續(xù)試劑要能夠?qū)⑶懊嫠拥倪^(guò)量試劑除去，由此可知碳酸鈉溶液要在氯化鋇溶液之后加入，碳酸鈉既要除去雜質(zhì)鈣離子還要除去過(guò)量的鋇離子。3．向某溶液中滴入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴入稀鹽酸，沉淀不溶解，則該溶液中()A.肯定有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) B．可能有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))或Ag＋C.肯定無(wú)Ag＋ D．可能有COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))[答案]B4．除去粗鹽中的雜質(zhì)CaCl2、MgCl2和Na2SO4，過(guò)程如下：下列有關(guān)說(shuō)法中，不正確的是()A.除去Mg2＋的主要反應(yīng)：MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaClB.試劑①肯定不是Na2CO3溶液C.檢驗(yàn)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))是否除凈：取少量濾液，加稀鹽酸酸化，再加BaCl2溶液D.濾液加稀鹽酸時(shí)只發(fā)生反應(yīng)：HCl＋NaOH=H2O＋NaClD[Mg2＋用氫氧化鈉溶液除去，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl，故A正確；因?yàn)轫氁肗a2CO3除去過(guò)量的BaCl2，所以試劑①肯定不是Na2CO3溶液，故B正確；檢驗(yàn)硫酸根離子是否除凈的操作為取少量濾液，加稀鹽酸酸化，再加BaCl2溶液，視察是否有白色沉淀生成，故C正確；由上述分析可知，濾液中含有過(guò)量的Na2CO3和NaOH，故向?yàn)V液中滴加稀鹽酸時(shí)，鹽酸會(huì)與Na2CO3和NaOH發(fā)生反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。]物質(zhì)的分別和提純的“三個(gè)必需”和“四個(gè)原則”(1)三個(gè)必需①除雜試劑必需稍過(guò)量。②過(guò)量試劑必需除盡，且簡(jiǎn)單除去。③除雜途徑選最佳，有多種雜質(zhì)時(shí)除雜依次必需合理。(2)四個(gè)原則某同學(xué)在探討Fe與H2SO4的反應(yīng)時(shí)，進(jìn)行了如圖所示的試驗(yàn)。1．試驗(yàn)Ⅰ中現(xiàn)象是什么？寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。提示：有氣體生成，F(xiàn)e＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。2．試驗(yàn)Ⅱ中，鐵絲表面快速變黑，反應(yīng)很快停止，其緣由是什么？體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)？提示：濃硫酸使鐵絲快速形成一層氧化物愛(ài)護(hù)膜阻擋反應(yīng)。體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性。3．試驗(yàn)Ⅲ中，B中的現(xiàn)象是什么？說(shuō)明白什么問(wèn)題？提示：品紅溶液紅色漸漸褪色，說(shuō)明A中生成SO2氣體。4．裝置C的作用是什么？提示：汲取尾氣中的SO2氣體，防止污染環(huán)境。5．若檢測(cè)到D處有可燃性氣體，這種氣體可能是什么？提示：H2。6．對(duì)比試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同學(xué)們得出以下結(jié)論：(1)濃硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但緣由不同，濃硫酸的氧化性源于＋6價(jià)的硫元素，稀硫酸的氧化性源于什么？(2)造成反應(yīng)多樣性的因素有哪些？提示：(1)＋1價(jià)的氫元素(或H＋)。(2)濃度、溫度等。通過(guò)Fe與濃、稀硫酸的反應(yīng)試驗(yàn)探究，培育學(xué)生“科學(xué)探究與科學(xué)看法”的核心素養(yǎng)。1．下列反應(yīng)式不正確的是()A.SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2＋O2eq\o(,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))2SO3B.稀硫酸與Fe反應(yīng)：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑C.Zn與濃硫酸反應(yīng)：Zn＋2H2SO4(濃)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2OD.C與濃硫酸反應(yīng)：C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O[答案]B2．濃硫酸有很多重要的性質(zhì)，在與含有少量水分的蔗糖作用的過(guò)程中不能顯示的性質(zhì)是()A.酸性 B．脫水性C．強(qiáng)氧化性 D．吸水性[答案]A3．用如圖所示試驗(yàn)裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過(guò)量濃硫酸的反應(yīng)。下列試驗(yàn)不合理的是()A.上下移動(dòng)①中銅絲可限制反應(yīng)生成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D[上下移動(dòng)銅絲可以使銅絲與濃硫酸接觸與分別，從而可以限制反應(yīng)生成SO2的量，A項(xiàng)正確；SO2可使品紅溶液褪色，B項(xiàng)正確；SO2有毒，要用NaOH溶液汲取處理，C項(xiàng)正確；反應(yīng)液中H2SO4的濃度較高，不能向①中加水，應(yīng)將①中溶液沿器壁漸漸加入水中且邊加邊攪拌，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．為了除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進(jìn)行五項(xiàng)操作：①過(guò)濾②加過(guò)量NaOH溶液③加適量鹽酸④加過(guò)量Na2CO3溶液⑤加過(guò)量BaCl2溶液，正確的操作依次是()A.①④②⑤③ B．④①②⑤③C.②④⑤①③ D．⑤②④①③D[首先要明確除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，可分別加入Na2CO3溶液、NaOH溶液和BaCl2溶液，且三種溶液均過(guò)量才能使雜質(zhì)離子分別變成CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4沉淀，過(guò)量的BaCl2溶液只能用Na2CO3溶液除去，故要在加入BaCl2溶液之后加入Na2CO3溶液，才能保證不引入新雜質(zhì)Ba2＋，而多余的NaOH和Na2CO3只須要在過(guò)濾后再加入鹽酸即可，至于NaOH溶液的加入依次，只要在過(guò)濾前加入就可除去Mg2＋，故D項(xiàng)正確。]5．(素養(yǎng)題)某課外活動(dòng)小組的同學(xué)在試驗(yàn)室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的試驗(yàn)中，甲同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，而乙同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的氣體除二氧化硫外，還可能有氫氣。為了驗(yàn)證哪位同學(xué)的推斷正確，丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的試驗(yàn)裝置(鋅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為X，且該反應(yīng)裝置已略去)。試回答下列問(wèn)題：(1)上述反應(yīng)中生成二氧化硫的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)認(rèn)為還可能產(chǎn)生氫氣的理由是___________________________________________