專題4時 硫酸的制備和性質(zhì) 硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化

1、第2課時硫酸的制備和性質(zhì)硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解硫酸的工業(yè)生產(chǎn)原理。2.掌握濃硫酸的性質(zhì)及濃、稀硫酸的性質(zhì)差異。(重難點)3.掌握硫及其含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化。(重點)自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知1硫酸的制備(1)古代制法：早在1 000多年前，我國就已采用加熱膽礬(CuSO4·5H2O)或綠礬(FeSO4·7H2O)的方法制硫酸。(2)工業(yè)上用接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖：根據(jù)上圖回答下列問題：填寫下列各進(jìn)口或出口物質(zhì)：A：含硫礦石(如FeS2)；B：爐渣；C：SO2和O2；D：尾氣(SO2、O2)。四個“三”三步驟三原料三設(shè)備三反應(yīng)

2、原理造氣S或FeS2沸騰爐SO2SO2或4FeS211O28SO22Fe2O3接觸氧化O2接觸室2SO2O22SO3SO3吸收98.3%的濃硫酸吸收塔SO3H2O=H2SO42硫酸的性質(zhì)和用途(1)物理性質(zhì)純硫酸是無色、黏稠、難揮發(fā)的油狀液體，稀釋時放出大量熱。(2)稀H2SO4的化學(xué)性質(zhì)具有酸的通性，完成下列離子方程式：使紫色石蕊試液變紅。與活潑金屬反應(yīng)(如Zn)Zn2H=H2Zn2。與堿性氧化物反應(yīng)(如CuO)CuO2H=Cu2H2O。與堿反應(yīng)(如NaOH)HOH=H2O。與某些鹽反應(yīng)(如BaCl2、Na2CO3)Ba2SO=BaSO4、2HCO=CO2H2O。(3)濃硫酸的特性吸水性：濃

3、硫酸具有很強的吸水性，可用作干燥劑。在一支潔凈的大試管內(nèi)加入少量CuSO4·5H2O粉末，再向試管中加入3 mL濃硫酸，此時試管內(nèi)的現(xiàn)象是藍(lán)色變成白色，體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性。脫水性：濃硫酸按水的組成比，奪取某些有機物中的氫、氧原子形成H2O。教材中的蔗糖和濃硫酸的實驗說明濃硫酸具有脫水性。(4)強氧化性：與不活潑金屬Cu反應(yīng)，其方程式為Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O，此反應(yīng)中硫酸表現(xiàn)了強氧化性和酸性。常溫下，濃H2SO4使鐵、鋁鈍化，即金屬表面形成一層致密的氧化膜。濃硫酸不僅能與金屬反應(yīng)，還能與部分非金屬單質(zhì)如碳等反應(yīng)：C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O。濃H

4、2SO4氧化H2S、HI等。(5)常見硫酸鹽及應(yīng)用生石膏的化學(xué)式為CaSO4·2H2O，加熱失水形成熟石膏2CaSO4·H2O。石膏可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。硫酸鋇的化學(xué)式為BaSO4，俗稱重晶石，醫(yī)用“鋇餐”。硫酸鈉晶體的化學(xué)式為Na2SO4·10H2O，俗稱芒硝，醫(yī)用緩瀉劑。3硫的存在與性質(zhì)(1)存在游離態(tài)：主要存在于火山噴口附近或地殼的巖層里?；蠎B(tài)：主要存在于金屬礦石中。(2)硫的性質(zhì)物理性質(zhì)俗名色態(tài)溶解性硫黃黃色晶體不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2化學(xué)性質(zhì)a還原性：與O2反應(yīng)：SO2SO2，空氣中燃燒火焰為淡藍(lán)色。b氧化性：與Fe反應(yīng)：FeSFeS。與C

5、u反應(yīng)：2CuSCu2S。與Hg反應(yīng)：HgS=HgS，用于處理不慎灑落的液態(tài)汞。提醒：S的氧化性較弱，與變價金屬Fe、Cu反應(yīng)分別生成低價化合物。4硫及其化合物的常見轉(zhuǎn)化(1)常見轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)寫出下列反應(yīng)方程式亞硫酸空氣中被氧化2H2SO3O2=2H2SO4。工業(yè)上或?qū)嶒炇矣脕喠蛩徕c與濃硫酸反應(yīng)制備二氧化硫：Na2SO3H2SO4(濃)=Na2SO4SO2H2O。長期暴露在空氣中的亞硫酸鈉會被空氣中的氧氣氧化成硫酸鈉：2Na2SO3O2=2Na2SO4。實驗室常用過量氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫尾氣，生成亞硫酸鈉：2NaOHSO2=Na2SO3H2O。(3)轉(zhuǎn)化規(guī)律含硫物質(zhì)多種多樣，在一定條件下

6、可相互轉(zhuǎn)化。通過氧化還原反應(yīng)可實現(xiàn)含有不同價態(tài)硫元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化；通過非氧化還原反應(yīng)可實現(xiàn)含有相同價態(tài)硫元素的不同物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化。基礎(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)(1)硫礦石生成硫酸可經(jīng)過三大步即造氣、氧化、吸收。()(2)H2SO4的電離方程式為H2SO42HSO。()(3)濃H2SO4遇到藍(lán)色石蕊試紙先變紅最后變成白色。()(4)濃H2SO4常溫下可用鐵制器皿盛裝，說明濃H2SO4與Fe不反應(yīng)。()(5)S與Fe反應(yīng)生成Fe2S3。()(6)Na2SO3具有氧化性，在空氣中被氧化為Na2SO4。()【答案】(1)(2)×(3)(4)×(5)

7、×(6)×2下列變化過程利用了硫酸的什么性質(zhì)，請在空白處寫出：(1)銅與濃硫酸加熱反應(yīng)制取SO2：_。(2)鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣：_。(3)用濃硫酸干燥CO2：_。(4)硫酸銅晶體滴加濃硫酸后變白：_。(5)濃H2SO4使蔗糖變黑_。(6)濃H2SO4使Fe、Al鈍化_?！敬鸢浮?1)強氧化性和酸性(2)酸性(3)吸水性(4)吸水性(5)脫水性(6)強氧化性合 作 探 究·攻 重 難濃H2SO4的特性吸水性、脫水性、強氧化性思考交流(1)向少量膽礬中加入少量濃H2SO4，攪拌，有什么現(xiàn)象？濃H2SO4表現(xiàn)什么性？【提示】藍(lán)色晶體變成白色粉末，吸水性。(2)將一定

8、量的蔗糖放入小燒杯中，加入濃硫酸，用玻璃棒不斷攪拌，觀察到的現(xiàn)象是_，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_?！咎崾尽堪咨崽亲兒?，體積膨脹，產(chǎn)生大量白霧，且有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生C12H22O1112C11H2O，C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O(3)實驗：將一小塊銅片放入試管中，然后加入2 mL濃H2SO4，用圖示實驗裝置進(jìn)行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：_。實驗結(jié)論：銅與濃H2SO4在加熱時能發(fā)生反應(yīng)，生成SO2和CuSO4。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。在該反應(yīng)中，氧化劑為_，還原劑為_，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。濃硫酸在反應(yīng)中既體現(xiàn)出_又體現(xiàn)出_。蘸有少量堿液可能是_，作用是_?！咎崾尽?/p>

9、常溫下，無明顯現(xiàn)象，加熱后，銅與濃硫酸反應(yīng)，有氣體生成，產(chǎn)生的氣體能使品紅溶液褪色或使紫色石蕊溶液變紅，反應(yīng)后被稀釋的溶液呈藍(lán)色Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O濃H2SO4Cu11強氧化性酸性NaOH溶液吸收尾氣SO2，防止污染空氣濃硫酸的三大特性1吸水性干燥劑(不能干燥堿性氣體，如NH3；也不能干燥還原性氣體，如HI、H2S等)。2脫水性使某些有機物品(蔗糖、紙張、木材)中氫、氧按水的組成比脫去而變黑?？捎米髅撍畡?強氧化性(1)Fe、Al的鈍化(常溫)。(2)與氫之前的活潑金屬反應(yīng)(如Zn Mg)：規(guī)律：濃硫酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；濃硫酸一旦變稀，就發(fā)生：ZnH2SO4

10、=ZnSO4H2。(3)與氫之后的不活潑金屬(除Au、Pt外)反應(yīng)：規(guī)律：反應(yīng)需加熱，否則不反應(yīng)；氧化產(chǎn)物是硫酸鹽，金屬顯高價，還原產(chǎn)物為SO2；濃硫酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；隨反應(yīng)進(jìn)行，硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)就會停止。(4)與非金屬反應(yīng)：C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O。規(guī)律：反應(yīng)要加熱，否則不反應(yīng)；氧化產(chǎn)物是含氧酸或非金屬氧化物，還原產(chǎn)物為SO2；濃硫酸只表現(xiàn)氧化性；隨反應(yīng)進(jìn)行，硫酸濃度變小，一旦變?yōu)橄×蛩幔磻?yīng)就停止；不能氧化H2、N2、O2、Si、Cl2、F2、Br2等。對點訓(xùn)練1對下列事實的解釋正確的是()A二氧化硫氣體能用濃硫酸干燥，是因為二氧化硫無還原性B

11、醫(yī)療上可用硫酸鋇作X射線透視腸胃的內(nèi)服藥，是因為硫酸鋇不溶于酸C向50 mL 18 mol·L1的H2SO4溶液中加入足量的銅片加熱充分反應(yīng)后，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量等于0.45 molD常溫下，濃H2SO4可以用鋁制容器貯存，說明鋁與濃H2SO4不反應(yīng)BA項，SO2有還原性，但濃H2SO4不能氧化SO2；C項，反應(yīng)時濃H2SO4變?yōu)橄2SO4時，稀H2SO4不能再被Cu還原，被還原H2SO4小于0.45 mol；D項，鋁與濃H2SO4鈍化，不是不反應(yīng)。2濃硫酸具有A.酸性，B.強氧化性，C.高沸點、低揮發(fā)性，D.脫水性，E.吸水性等性質(zhì)。以下過程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？

12、請將答案的字母分別填入括號中。(1)濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體 ()(2)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸 ()(3)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末 ()(4)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體 ()(5)濃硫酸使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙先變紅后變黑 ()(6)濃H2SO4在紙上寫字變黑()(7)濃H2SO4與Cu在加熱時反應(yīng)生成SO2()(8)濃H2SO4與C共熱反應(yīng)生成SO2()【答案】(1)E(2)B(3)E(4)B(5)A、D(6)D(7)A、B(8)B硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化硫及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)說明：S有弱氧化性，與變價金屬Cu、Fe反應(yīng)時，

13、生成Cu、Fe的低價硫化物(Cu2S、FeS)。(2)濃H2SO4不能氧化SO2或H2SO3因為6價與4價之間無中間價。(3)亞硫酸鹽和亞硫酸具有強還原性，在空氣中易被氧化為硫酸鹽和硫酸。對點訓(xùn)練3能實現(xiàn)下列物質(zhì)間直接轉(zhuǎn)化的元素是()單質(zhì)氧化物酸或堿鹽A硅B硫C銅D鐵BS與O2生成SO2，再與H2O生成H2SO3，可以與NaOH生成Na2SO3，B項正確。4在通常情況下，A是固體單質(zhì)。根據(jù)下圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答有關(guān)問題： 【導(dǎo)學(xué)號：90512103】(1)寫出下列化學(xué)式：A_、C_、E_。(2)寫出指定反應(yīng)的化學(xué)方程式：BC：_；CD：_；EC：_?！窘馕觥繌霓D(zhuǎn)化關(guān)系圖來分析：E是某氧化物的水化

14、物，是一種含氧酸，含氧酸與金屬銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的只有濃硫酸和硝酸，而與硝酸對應(yīng)的單質(zhì)A是N2，常溫下是氣體，故E是硫酸，再逆推回去，本題便迎刃而解?！敬鸢浮?1)SSO2H2SO4(2)2H2S3O22SO22H2O2SO2O22SO3Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基1下列化合物不能由單質(zhì)之間直接化合得到的是()AFeSBCu2SCFeCl2DFeCl3CFe與S，Cu與S，在加熱條件下可以直接化合，分別生成FeS和Cu2S。鐵絲能在Cl2中燃燒生成FeCl3。2在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是()A硫鐵礦燃

15、燒前要粉碎，因為大塊硫鐵礦不能燃燒B從沸騰爐出來的氣體只有SO2CSO2氧化成SO3，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3DSO3用98.3%的濃H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全D將硫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，并不是大塊硫鐵礦不能燃燒。從沸騰爐出來的氣體除SO3外，還有SO2、O2、N2等。SO2轉(zhuǎn)化為SO3為可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)同時進(jìn)行，故SO2不可能全部轉(zhuǎn)化為SO3。SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4，若直接用水吸收，會形成大量酸霧，導(dǎo)致SO3吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，則不會出現(xiàn)酸霧，吸收SO3更充分。3下列反應(yīng)中，濃H2SO4只表

16、現(xiàn)強氧化性的是()A2NaCl(固)H2SO4(濃)= Na2SO42HClBC2H2SO4(濃)CO22SO22H2OCCu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2OD2FeO4H2SO4(濃)Fe2(SO4)3SO24H2OBA項，反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)；C、D項，濃H2SO4既表現(xiàn)強氧化性又表現(xiàn)酸性。4下列敘述正確的是 ()A濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氫氣、氧氣、氨氣等氣體，但不能干燥有較強還原性的HI、H2S等氣體B濃硫酸與單質(zhì)硫反應(yīng)的化學(xué)方程式：S2H2SO4(濃)3SO22H2O，在此反應(yīng)中，濃硫酸既表現(xiàn)了強氧化性又表現(xiàn)了酸性C把足量銅粉投入到含H2SO4 2 mol的濃硫酸中，得到氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4 L D常溫下能夠用鐵、鋁等容器盛放濃H2SO4，是因為濃H2SO4的強氧化性使其鈍化DA項，NH3為堿性氣體，可被濃H2SO4吸收；B項，H2SO4只表現(xiàn)強氧化性；C項，標(biāo)況下生成的SO2體積小于22.4 L。5工業(yè)制硫酸的設(shè)備分為三大部分：沸騰爐