2020化学导学提分教程鲁科必修一讲义第3章自然界中的元素第3节第2课时

第2课时硫酸酸雨及其防治[学习目标]1.能预测H2SO4的性质，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。2.设计检验SOeq\o\al(2－,4)的实验方案。3.能有意识地运用所学的知识或寻求相关证据讨论酸雨防治、食品安全等问题。1.硫酸(1)稀硫酸——具有酸的通性①电离方程式为H2SO4=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。②硫酸具有酸的通性，可与eq\o(□,\s\up3(01))酸碱指示剂作用，也可与eq\o(□,\s\up3(02))活泼金属、eq\o(□,\s\up3(03))碱、eq\o(□,\s\up3(04))碱性氧化物及某些盐反应。(2)硫酸的物理性质纯硫酸是无色、黏稠、eq\o(□,\s\up3(05))难挥发的油状液体，稀释时eq\o(□,\s\up3(06))放出大量热。(3)浓硫酸的特性①强氧化性②吸水性浓硫酸能够吸水，故常用作eq\o(□,\s\up3(10))干燥剂。③脱水性浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按水的组成比脱去。2．酸雨及其防治一、浓H2SO4的特性[交流研讨]将浓H2SO4滴到紫色石蕊试纸上会发现试纸先变红后变黑，同时有刺激性气味产生，你能解释上述实验现象吗？提示：试纸变红体现了硫酸的酸性；变黑说明浓H2SO4有脱水性，使试纸炭化，而闻到刺激性气味说明有SO2生成，即浓H2SO4中的＋6价硫变为含＋4价硫的SO2，说明浓H2SO4具有强的氧化性。[点拨提升]浓H2SO4的强氧化性1．与金属的反应(1)Fe、Al的钝化常温下，当Fe、Al遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。(2)与氢之前的活泼金属反应：Zn＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))ZnSO4＋SO2↑＋2H2O规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；②浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O规律：①反应需加热，否则不反应；②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。2．与非金属反应C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O规律：①反应要加热，否则不反应；②氧化产物是含氧酸或非金属氧化物，还原产物为SO2；③浓硫酸只表现氧化性；④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止；⑤不能氧化H2、N2、O2、Si、Cl2、F2、Br2等。3．与还原性化合物的反应(1)常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。(2)不能氧化CO、SO2、NO等。知识拓展浓H2SO4性质小结(1)常温下，Fe、Al遇浓H2SO4“钝化”。“钝化”不是不反应，而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应。因此“钝化”体现的是浓H2SO4的强氧化性。(2)CuSO4·5H2O晶体上滴加浓H2SO4会变白。(3)浓硫酸与铜反应制取硫酸铜：强氧化性、酸性。(4)表面湿的蔗糖晶体上加浓H2SO4，体积膨胀变黑：吸水性、脱水性、强氧化性。(5)浓盐酸中滴加浓H2SO4放出HCl：吸水性、难挥发性。(6)Na2SO3固体上滴加70%H2SO4放出SO2：难挥发性、强酸性。(7)浓H2SO4与C、HI、H2S反应放出SO2：强氧化性。[练习与活动]1．下列有关说法中正确的是()A．浓硫酸具有吸水性，因而可使蔗糖炭化B．浓硫酸用作干燥剂是因为浓硫酸具有脱水性C．浓硫酸的氧化性强于稀硫酸的氧化性D．浓硫酸是一种无色、黏稠、易挥发性酸答案C解析A项，浓硫酸具有脱水性，可将蔗糖中的氢、氧元素按水的组成脱去，使之炭化；B项，浓硫酸用作干燥剂是因为它具有吸水性；C项，浓硫酸的氧化性体现在＋6价的硫元素上，其还原产物为SO2，浓硫酸能与大部分金属反应，并能与其他一些具有还原性的物质反应，而稀硫酸的氧化性体现在H＋上，其还原产物为H2，稀硫酸只与还原性强的金属发生氧化还原反应；D项，浓硫酸沸点高，属于难挥发性酸。2．某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况，用如下图所示装置进行有关实验。回答下列问题：(1)装置A中发生反应的化学方程式为_________________。(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸有一种液体，这种液体是________，其作用是___________________。(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当装置D中有明显的现象后，关闭K并移去酒精灯，但由于余热的作用，装置A中仍有气体产生，此时装置B中现象是__________________，B中应盛放的液体是________(填字母)。A．水 B．酸性KMnO4溶液C．浓溴水 D．饱和NaHSO3溶液(4)实验中，取一定质量的铜片和一定体积18mol·L－1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完全，发现圆底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H2SO4剩余。①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是________。②下列药品中能用来证明反应结束后的圆底烧瓶中存在余酸的是________(填字母)。A．铁粉 B．BaCl2溶液C．银粉 D．NaHCO3溶液答案(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)氢氧化钠溶液(其他合理答案均可)吸收多余的SO2，防止污染空气(3)试剂瓶中液面下降，而长颈漏斗中液面上升D(4)①反应过程中H2SO4被消耗，浓硫酸逐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应②AD解析(1)装置A为铜与浓硫酸的反应装置，二者反应生成CuSO4、SO2和H2O。(2)因SO2为大气污染物，需要进行尾气处理，常用氢氧化钠溶液吸收SO2。(3)根据题目中“装置B的作用是贮存多余的气体”可知，装置B中的试剂不能吸收SO2，而水、酸性KMnO4溶液和浓溴水都与SO2反应。(4)铜可与浓硫酸反应，但不与稀硫酸反应。随着反应的进行，H2SO4的浓度逐渐减小，浓硫酸变为稀硫酸时，反应停止，因此铜会剩余。因铜与浓硫酸反应的生成物中存在CuSO4，要证明反应后的圆底烧瓶中有余酸存在，只需证明有H＋存在。所以，选择的是能与H＋反应的铁粉和NaHCO3溶液。规律方法1浓硫酸与铜反应的条件是加热，随着反应的进行，浓硫酸浓度降低变为稀硫酸时不再具有强氧化性，反应将停止。2浓硫酸与活泼金属铁反应，室温下铁发生钝化，加热时开始产生二氧化硫，随着反应的进行，浓硫酸浓度降低变为稀硫酸时，反应产生氢气。二、酸雨及其防治[交流研讨]某同学对本地的一次酸雨进行探究，取刚收集的酸雨每隔半小时测一次pH。结果发现前四次酸性逐渐增强，四次以后测其pH几乎不发生变化，你能说明这是为什么吗？提示：该酸雨是SO2溶于水形成的，由于H2SO3在空气中能被缓慢氧化成强酸H2SO4，使酸性增强，当水中的H2SO3完全转化为H2SO4时，酸性就不变了。[点拨提升]1．饱和H2CO3溶液的pH＝5.6，因此酸雨(pH＜5.6)不是CO2溶于水形成的。2．消除SO2对环境污染的“三方法”方法一：钙基固硫法为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应原理为CaO＋SO2eq\o(=,\s\up15(△))CaSO3,2CaSO3＋O2=2CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CaSO4。方法二：氨水脱硫法该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为NH3＋SO2＋H2O=NH4HSO3,2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3。方法三：钠、碱脱硫法钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，发生反应的化学方程式为2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3。[练习与活动]3．下列有关酸雨的说法正确的是()A．凡是呈酸性的雨水都称为酸雨B．酸雨的形成只与SO2的排放有关C．煤的脱硫可以在一定程度上防止酸雨的形成D．为了不形成酸雨，应停止使用一切化石燃料答案C解析A项，正常雨水中由于溶解了二氧化碳，也呈酸性，pH<5.6的降水称为酸雨；B项，酸雨分为硝酸型酸雨和硫酸型酸雨，硝酸型酸雨的形成与氮氧化物的排放有关；C项，利用石灰石等物质，使燃煤中的含硫物质最终转化为硫酸钙，达到脱硫的目的，减少SO2的排放，在一定程度上可防止酸雨的形成；D项，化石燃料是现代社会的主要能源，不可能一点都不使用，应推广使用脱硫技术，大力开发清洁环保的新能源，减少酸雨的形成。4．形成酸雨的原理之一可简示如下：回答下列问题：(1)酸雨的pH______5.6(填“大于”“小于”或“等于”)