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专题四硫、氮和可持续发展第一单元含硫化合物的性质和应用第2课时硫酸的制备和性质1．掌握浓H2SO4的性质及浓H2SO4、稀H2SO4性质的差异(重点)。2．了解H2SO4的用途。3．了解硫酸的工业生产原理。4．了解常见的硫酸盐。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一硫酸的制法1．我国1000年前采取________________的方法制备H2SO4。2．工业制法——接触法制H2SO4(1)生产原料、过程及步骤步骤原料设备反应原理造气S或FeS2沸腾炉S＋O2=====点燃SO2或4FeS2＋11O2=====高温8SO2＋2Fe2O3接触氧化O2接触室2SO2＋O2催化剂△2SO3SO3的吸收98.3%的浓硫酸吸收塔SO3＋H2O===H2SO4加热胆矾或绿矾(2)工业硫酸：工业生产的硫酸一般都是质量分数____________________，在实际应用中，人们常根据需要，把浓硫酸稀释成不同浓度的稀硫酸。(3)尾气吸收：由于生产硫酸的尾气中含有大量的_____气体，所以不能直接向大气排放，要经过处理后再向大气排放，其方法是SO2＋2NH3·H2O===__________________，(NH4)2SO3＋SO2＋H2O===____________。大于92%的浓硫酸SO2(NH4)2SO3＋H2O2NH4HSO3[自我诊断]1．接触法生产H2SO4的过程中，对“三废”处理正确的是()①尾气用氨水处理②污水用石灰乳处理③废渣用来制水泥、炼铁④设置“废热”锅炉产生蒸气、供热或发电A．只有①②B．只有①③④C．只有①②③D．全部答案：D知识点二硫酸的性质1．硫酸的物理性质纯净的硫酸是一种________________的液体，溶于水时_____大量的热，稀释浓H2SO4时应______________________________________________________。2．硫酸的化学性质(1)稀硫酸具有酸的通性，溶于水完全电离，电离方程式：H2SO4===2H＋＋SO2－4。无色黏稠、油状放出搅拌将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中，并不断用玻璃棒(2)浓硫酸①吸水性：浓硫酸具有很强的吸水性，可用作干燥剂。②脱水性：浓硫酸按水的组成比夺取某些有机物中的H、O元素形成水分子。③强氧化性：3．硫酸的用途(1)制取化肥。(2)金属材料表面除锈，金属矿石的处理。(3)制取挥发性酸，制取硫酸盐。(4)精炼石油，制炸药、农药、医药、染料等。4．常见的硫酸盐的俗称和成分：生石膏：CaSO4·2H2O；熟石膏：2CaSO4·H2O；重晶石：BaSO4。[自我诊断]2．下列操作不能区别浓硫酸和稀硫酸的是()A．分别加入铁片B．分别加入烧碱C．分别加入蔗糖D．分别加入铜片，加热答案：B要点一浓硫酸的特性[典例1]下列有关浓H2SO4的叙述正确的是()A．浓H2SO4与铜共热的反应中，浓H2SO4既表现强氧化性又表现酸性B．浓H2SO4与金属活泼性顺序中在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2，与氢前面的金属反应生成的气体一般是H2C．浓H2SO4具有吸水性，能够使蔗糖(C12H22O11)炭化D．浓H2SO4是不挥发性强酸，HCl、H2S是挥发性酸，所以可用浓H2SO4与NaCl、FeS反应制取HCl、H2S气体[解析]选项内容指向联系分析结论A发生反应：Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O，每2molH2SO4反应，其中1mol作氧化剂，生成1molSO2，另外1mol浓H2SO4转化为CuSO4，其中S＋6化合价未变，表现酸性，浓H2SO4的强氧化性，表现在S＋6，把金属氧化时，S＋6―→S＋4符合题意B与H后面的金属如Cu、Hg、Ag及H前面的金属Al、Zn等反应时，还原产物相同，均为SO2，没有H2生成不符合题意C浓H2SO4能使蔗糖炭化，是利用了其脱水性，而不是吸水性不符合题意D浓H2SO4具有强氧化性，H2S具有强还原性，浓H2SO4能将H2S氧化，不能用浓H2SO4与FeS反应制H2S不符合题意[答案]A1．吸水性由于浓H2SO4具有吸水性，常用作干燥剂。(1)中学化学中常用浓H2SO4干燥的气体有H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4等。(2)不能用浓硫酸干燥的气体有碱性气体，如NH3；还原性气体，如H2S、HI等。(3)干燥气体常用盛浓H2SO4的洗气瓶，其装置为2．强氧化性(1)与金属反应可与Cu、Hg、Ag等活泼性不强的金属反应。例如：Hg＋2H2SO4(浓)=====△HgSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)与非金属单质反应例如：C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)浓H2SO4与不活泼金属或非金属反应的有关规律①反应要加热，否则不反应。②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。③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。④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。⑤H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被浓硫酸氧化。1．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、氢气等气体D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化解析：A项中使蔗糖炭化表现了浓H2SO4的脱水性；B项中常温下Cu不与浓H2SO4反应；C项中浓H2SO4不能干燥NH3。答案：D要点二浓H2SO4与金属的反应及SO2－4的检验[典例2]某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用如图所示装置进行了有关实验：(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置，但未将导管画全，请直接在原图上把导管补充完整。(2)实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol/L浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________；②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是____________________________________________________________________；③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________。A．铁粉B．BaCl2溶液C．银粉D．Na2CO3溶液[解析](1)考查的是实验室制备气体的收集方法，由于SO2的密度大于空气的密度，故应该用向上排空气法收集气体，即长进短出。(2)考查的是铜与浓硫酸反应的条件，即铜在加热条件下能与浓硫酸发生反应，生成硫酸铜、SO2和水；由于反应过程中硫酸不断被消耗，有H2O生成，硫酸的浓度减小，稀硫酸不与Cu反应，故最终有硫酸剩余。要检验硫酸是否剩余应从检验H＋着手。所给选项中能与H＋反应的为Fe和Na2CO3。[答案](1)如图所示：(2)①Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O②反应过程中H2SO4不断被消耗，生成的水逐渐增多，使浓硫酸逐渐变稀，至一定浓度就不再与铜片反应③AD1．浓H2SO4与金属的反应类型（1）钝化：常温下浓H2SO4使Fe、Al钝化（2）活泼金属（如Zn）①开始产生SO2②浓度变小后，产生H2（3）不活泼金属（如Cu）①开始产生SO2（加热）②浓度变小，稀H2SO4不再与Cu反应③浓H2SO4既表现强氧化性又表现酸性2．SO2－4的检验(1)检验SO2－4时要防止其他离子的干扰①Ag＋干扰：先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。②CO2－3、SO2－3干扰：因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。因此检验SO2－4时，必须用酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)。例如：BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋。所用钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO2－3、HSO－3、SO2等会被溶液中的NO－3氧化为SO2－4，从而得出错误的结论。(2)正确操作被检液――――→加足量盐酸酸化取清液―――――→滴加BaCl2溶液有无白色沉淀(判断有无SO2－4)。2．甲、乙、丙三位同学各设计了一个实验，结果各自都认为自己的试样中含有SO2－4。甲的实验为无色试样A――――→BaCl2溶液足量白色沉淀―――→稀HCl足量沉淀不溶解(1)乙认为甲的实验不严谨，因为试样A中若含有___________________________离子(仅填一种)也会有此现象。乙的实验为无色试样A―――――――→Ba（NO3）2溶液足量白色沉淀――→稀HNO3足量沉淀不溶解(2)丙认为乙的实验也不严谨，因为试样A中若含有________离子(仅填一种)也会有此现象。丙的实验为无色试样A――→试剂Ⅰ足量现象Ⅰ――→试剂Ⅱ足量现象Ⅱ(3)按丙的实验设计，则其中试剂Ⅰ是_______________________________________，现象Ⅰ是_______________________________________________________________。试剂Ⅱ是________，现象Ⅱ是______________________________________________。(4)若你认为丙的方案也不全面，请你给出更全面的设计思路。解析：鉴别SO2－4，先加BaCl2溶液产生白色沉淀，再加稀HCl沉淀不溶，Ag＋或SiO2－3也有此现象，所以甲同学的设计不合理。如先加Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解，SO2－3也会有此现象，所以乙同学的设计不合理。鉴别SO2－4，先把试样A中加盐酸酸化，无明显现象，排除Ag＋和SO2－3等离子的干扰，再加BaCl2溶液，生成白色沉淀，则确定溶液中含有SO2－4；加入盐酸后，若有白色沉淀，应将溶液静置，取上层清液，再加BaCl2溶液，若有白色沉淀则确定溶液中含SO2－4。答案：(1)Ag＋或SiO2－3(2)SO2－3(3)稀盐酸无沉淀BaCl2产生白色沉淀(4)丙的实验设计不全面金属与浓硫酸反应的探讨[典例]某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，有同学认为产生的气体除SO2外，还可能产生氢气。该同学为了验证他的判断是否正确，设计了如图所示的实验装置，其中，装置B中盛有浓硫酸，装置C中放置黑色CuO粉末，装置D中放置的是无水硫酸铜粉末(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该装置略去)。试回答：(1)A中加入的试剂可能是________，作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；E中加入的试剂是碱石灰，作用是______________________________________；装置A、B之间的酸性高锰酸钾溶液的作用是____________________________。(2)该同学认为还可能产生氢气的理由是______________________________________________________________________________________________________。(3