2024-2025學(xué)年高中化學(xué)專題4硫氮和可持續(xù)發(fā)展第一單元含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用第2課時(shí)硫酸的制備和性質(zhì)硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化學(xué)案含解析蘇教版必修1

PAGE5-第2課時(shí)硫酸的制備和性質(zhì)、硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解工業(yè)制備硫酸的原料、設(shè)備和流程。2.駕馭濃H2SO4的吸水性、脫水性及強(qiáng)氧化性。能夠設(shè)計(jì)簡潔的試驗(yàn)驗(yàn)證C、Cu與濃H2SO4的反應(yīng)及產(chǎn)物。3.了解含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化。一、H2SO4的性質(zhì)1．硫酸是強(qiáng)電解質(zhì)，在水溶液中能完全電離，H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，硫酸是二元酸，稀H2SO4具有酸的通性：①與指示劑反應(yīng)；②與堿反應(yīng)；③與堿性氧化物反應(yīng)；④與某些鹽反應(yīng)；⑤與活潑金屬反應(yīng)。2．濃H2SO4的性質(zhì)(1)吸水性：作干燥劑。(2)脫水性：eq\o(□,\s\up4(01))將有機(jī)物中H、O元素按原子個(gè)數(shù)比為2∶1脫去，形成水。C12H22O11eq\o(→,\s\up17(濃H2SO4))eq\o(□,\s\up4(02))12C＋11H2O(3)強(qiáng)氧化性：①常溫下使eq\o(□,\s\up4(03))Fe、Al鈍化。②與金屬反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up4(04))CuSO4＋SO2↑＋2H2O③與非金屬反應(yīng)C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up4(05))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O二、H2SO4的工業(yè)制法1．原料：S或硫鐵礦、空氣、98.3%濃硫酸。2．三個(gè)步驟(1)SO2的生成：eq\o(□,\s\up4(01))4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up17(高溫))2Fe2O3＋8SO2。(2)SO2的催化氧化：eq\o(□,\s\up4(02))2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))2SO3。(3)SO3的汲?。篹q\o(□,\s\up4(03))SO3＋H2O=H2SO4。3．設(shè)備：eq\o(□,\s\up4(04))沸騰爐、接觸室、汲取塔。三、幾種常見的硫酸鹽1．硫酸鈣(CaSO4)2[CaSO4·2H2O]eq\o(=,\s\up17(△))2CaSO4·H2O＋3H2O(石膏)(熟石膏)用途：石膏繃帶、制水泥。2．硫酸鋇(BaSO4)：俗名重晶石，不溶于水，也不溶于酸。用途：鋇餐、白色顏料。3．硫酸亞鐵(FeSO4)、FeSO4·7H2O(綠礬)用途：治療缺鐵性貧血，生產(chǎn)凈水劑、鐵紅。SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)：加入鹽酸酸化，再加入BaCl2，有白色沉淀BaSO4生成，離子方程式為Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓。1．Fe、Al被濃H2SO4鈍化是化學(xué)改變嗎？提示：是，常溫下，F(xiàn)e、Al的表面能被濃H2SO4氧化生成一層致密的氧化物薄膜，阻擋了酸與內(nèi)部金屬的進(jìn)一步反應(yīng)，屬于化學(xué)改變。2．濃H2SO4與金屬及非金屬的反應(yīng)中各表現(xiàn)了哪些性質(zhì)？提示：與金屬反應(yīng)時(shí)，濃硫酸既表現(xiàn)氧化性也表現(xiàn)酸性；與非金屬反應(yīng)時(shí)，濃硫酸僅表現(xiàn)氧化性。3．工業(yè)上為什么不用水汲取SO3，而是用濃硫酸來汲??？提示：為了防止形成酸霧，提高SO3的汲取率。4．作為常用的氣體干燥劑之一，濃硫酸是否可以干燥全部的氣體？提示：①凡是不與濃硫酸反應(yīng)的氣體，都可以用濃硫酸干燥，如：H2、CO、CO2、O2、N2、SO2、HCl等。②堿性氣體NH3不能用濃硫酸干燥，它可以與H2SO4發(fā)生反應(yīng)：2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，而被濃硫酸汲取。③還原性氣體不能用濃硫酸干燥，如：H2S、HI、HBr等，它們可以被濃硫酸氧化。5．濃H2SO4與蔗糖的脫水試驗(yàn)時(shí)，為什么能聞到刺激性氣味？提示：濃H2SO4與生成的炭反應(yīng)，生成了有刺激性氣味的SO2氣體。6．SO2有還原性，濃H2SO4可以干燥SO2氣體嗎？提示：可以，相鄰價(jià)態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。一、濃H2SO4的強(qiáng)氧化性及SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)1．濃硫酸與稀硫酸氧化性的區(qū)分濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，主要是構(gòu)成酸根的中心原子eq\o(S,\s\up6(＋6))易獲得電子，顯示出與稀硫酸不同的強(qiáng)氧化性，而稀H2SO4是電離出的H＋得電子，只具有較弱的氧化性，可氧化較活潑的金屬Zn、Fe等。2．濃硫酸氧化性的表現(xiàn)(1)Fe、Al的鈍化當(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，否則不反應(yīng)；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，硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)就停止；⑤H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被濃硫酸氧化。(3)濃硫酸作干燥劑濃硫酸具有吸水性，能夠干燥H2、N2、O2、CO、CO2、Cl2等氣體，但由于其具有強(qiáng)氧化性，一些較強(qiáng)還原性的氣體，如HI、H2S、HBr等不能用濃H2SO4干燥。3．SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)(1)雜質(zhì)離子的干擾①Ag＋干擾鹽酸酸化能防止Ag＋干擾，因?yàn)锳g＋＋Cl－=AgCl↓。②COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)干擾因?yàn)锽aCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強(qiáng)酸中(如BaCO3＋2H＋=H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。因此檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)時(shí)，必需用酸酸化(一般用鹽酸而不能用HNO3酸化)。(2)鋇鹽的選擇所用鋇鹽不能是Ba(NO3)2溶液，一般用BaCl2溶液，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、SO2等會(huì)被溶液中的NOeq\o\al(－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。(3)正確操作被檢液eq\o(→,\s\up17(加足量),\s\do15(鹽酸酸化))無現(xiàn)象eq\o(→,\s\up17(滴加BaCl2),\s\do15(溶液))有無白色沉淀(推斷有無SOeq\o\al(2－,4))。特殊提示1濃H2SO4對皮膚有劇烈的腐蝕性。若不慎沾在皮膚上，應(yīng)馬上用布擦去，再用大量水沖洗，最終涂上3%～5%的NaHCO3溶液。2濃H2SO4與Cu的反應(yīng)只在加熱條件下反應(yīng)，常溫下不反應(yīng)。二、硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化1．硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可歸納如下：2．相鄰價(jià)態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)如：S和SO2、SO2和濃H2SO4都不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故SO2可以用濃H2SO4干燥。[練習(xí)與實(shí)踐]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．濃硫酸在常溫下可快速與銅片反應(yīng)放出二氧化硫氣體C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體D．濃硫酸在常溫下能夠使鐵、鋁等金屬鈍化答案D解析A項(xiàng)，濃H2SO4使蔗糖炭化表現(xiàn)脫水性；B項(xiàng)，濃H2SO4與Cu必需加熱才能反應(yīng)；C項(xiàng)，濃H2SO4是酸性干燥劑，不能干燥氨氣。2．利用廢銅制取CuSO4溶液最好的方法是()A．銅屑與濃硫酸混合加熱B．銅屑在空氣中灼燒后再溶于稀硫酸C．銅屑與稀硫酸混合加熱D．銅屑在空氣中灼燒后再溶于濃硫酸答案B解析若用Cu干脆與濃H2SO4反應(yīng)，會(huì)生成SO2，污染空氣，同時(shí)奢侈原料，所以應(yīng)先將Cu轉(zhuǎn)化為CuO，再與H2SO4作用。3．接觸法制H2SO4不會(huì)用到的設(shè)備是()A．沸騰爐 B．合成塔C．汲取塔 D．接觸室答案B解析接觸法制H2SO4共分三個(gè)階段，對應(yīng)的設(shè)備分別是沸騰爐、接觸室、汲取塔。4．下列物質(zhì)的化學(xué)式錯(cuò)誤的是()A．重晶石：BaSO4 B．熟石膏：CaSO4·2H2OC．蘇打：Na2CO3 D．膽礬：CuSO4·5H2O答案B解析熟石膏的化學(xué)式為2CaSO4·H2O，CaSO4·2H2O為生石膏的化學(xué)式。本課小結(jié)1．接觸法制備硫酸：(1)三個(gè)設(shè)備：沸騰爐、接觸室、汲取塔。(2)三個(gè)反應(yīng)：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up17(高溫))2Fe2O3＋8SO2；2SO2＋O2eq\o(,\s\up17(催化劑),\s\do15(△))2