2020-2021学年高中化学新人教版必修第二册-：5.1.第2课时-硫酸-不同价态含硫物质的转化

第2课时硫酸不同价态含硫物质的转化核心微网络素养新目标1.学会并理解硫酸的性质及浓硫酸的特性及硫酸的工业制法。2．学会SOeq\o\al(2－,4)的检验方法。3．了解含硫物质的转化关系。学业基础[预习新知]一、硫酸1．硫酸的物理性质浓硫酸是一种____________的液体，溶于水时放出大量的热。稀释浓硫酸时应将________沿器壁慢慢注入________中，并不断________。2．稀硫酸的化学性质稀硫酸——具有酸的通性①电离方程式为H2SO4=____________。②硫酸具有酸的通性，可与________作用，也可与________、________、________及某些盐反应。3．浓硫酸的特性(1)吸水性：浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子，故常用做________。(2)脱水性：浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按________脱去，留下黑色的炭。如向蔗糖中加入浓硫酸时，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成____________________固体，并放出有________气味的气体。(3)强氧化性①与金属的反应：除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，如与铜反应。(3)强氧化性①与金属的反应：除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用，如与铜反应。实验操作实验说明a.通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止b.浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2，以防止污染环境实验现象a.试管中铜丝表面eq\o(□,\s\up1(14))________b.试管中的品红溶液逐渐变为eq\o(□,\s\up1(15))________c.试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为eq\o(□,\s\up1(16))________将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为eq\o(□,\s\up1(17))________实验结论Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②常温下，冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化，故可用铁槽车运输浓H2SO4。③与非金属反应加热时，浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up14(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。二、硫酸的工业流程工业上一般以硫黄或其他含硫化物(如黄铁矿)的原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。三、硫酸根离子的检验在实验室里，通常将溶液先加eq\o(□,\s\up1(18))________酸化，以排除COeq\o\al(2－,3)、Ag＋等可能造成的干扰，然后加入eq\o(□,\s\up1(19))________溶液来检验SOeq\o\al(2－,4)的存在。四、不同价态含硫物质的转化1．硫的存在及含硫物质(1)游离态：火山喷口附近、地壳的岩层内。(2)化合态eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(硫化物：\o(□,\s\up1(20))FeS2、\o(□,\s\up1(21))CuFeS2,硫酸盐：\o(□,\s\up1(22))CaSO4·2H2O,\o(□,\s\up1(23))Na2SO4·10H2O))2．不同价态硫元素转化关系图eq\x(状元随笔)不同价态硫元素相互转化的规律eq\o(S,\s\up6(－2))eq\o(,\s\up14(氧化剂),\s\do14(还原剂))eq\o(S,\s\up6(0))eq\o(,\s\up14(氧化剂),\s\do14(还原剂))eq\o(S,\s\up6(＋4))eq\o(,\s\up14(氧化剂),\s\do14(还原剂))eq\o(S,\s\up6(＋6))[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸不具有氧化性。()(2)常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显变化，说明铜在浓硫酸中发生“钝化”。()(3)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓H2SO4不能干燥SO2。()(4)浓H2SO4具有吸水性，所以浓H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S等气体。()(5)浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓硫酸的强氧化性。()(6)1L18.4mol·L－1浓硫酸与足量铜反应，生成9.2mol二氧化硫气体。()2．向盐酸中加入浓硫酸时，会有白雾生成。下列叙述不属于导致产生该现象的原因的是()A．浓硫酸具有脱水性B．浓硫酸具有吸水性C．盐酸具有挥发性D．气态溶质的溶解度随温度升高而降低3．用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作错误的是()A．分别取10mL溶液，质量大的是浓硫酸，质量小的是稀硫酸B．观察液体流动性，流动性好的是稀硫酸，油状黏稠的是浓硫酸C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液中，逐渐变为白色粉末的是浓硫酸，晶体溶解的是稀硫酸D．将铝片分别投入溶液，快速放出气体的是浓硫酸，放出气体慢的是稀硫酸4．下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是()A．制取SO2B．验证漂白性C．收集SO2D．尾气处理核心素养目标一浓硫酸的三大特性[例1]某学习小组在鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：操作结论甲投入火柴梗变黑者为浓硫酸乙加入金属铝片产生刺激性气味气体者为浓硫酸丙分别加入到盛水的试管中放出大量热者为浓硫酸丁用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的试剂瓶瓶口冒白烟者为浓硫酸戊加到CuSO4·5H2O晶体中变白者为浓硫酸(1)其中可行的是________(填序号)。(2)其中稍作改进就能成为可行方案的是________，改进方法是________________________________________________________________________。(3)完全错误的是________，因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。eq\x(状元随笔)浓硫酸吸水性和脱水性的区别：吸水性：浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质。脱水性：浓硫酸将组成有机物的H、O元素按原子个数比2:1以“H2O”的形式脱去的性质。由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。[提升1]用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是()A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量B．②中选用品红溶液验证SO2的生成C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色eq\x(状元随笔)硫酸铜(CuSO4)是白色的粉末，结合水后会变成蓝色晶体，俗称胆矾(CuSO4·5H2O)。硫酸铜的这一性质可以用来检验酒精中是否含少量水。胆矾可以和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。[核心能力]浓硫酸强氧化性的表现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)=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\up14(△))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\up14(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。3．与还原性化合物的反应常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。eq\x(状元随笔)浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区别：浓H2SO4具有强氧化性，原因是H2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4→eq\o(S,\s\up6(＋4))O2；稀H2SO4具有弱氧化性，原因是eq\o(H,\s\up6(＋1))2SO4→eq\o(H,\s\up6(0))2。目标二硫酸根离子的检验方法应用[例2]为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)和泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤②加过量NaOH溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液，正确的操作顺序是()A．①④②⑤③B．④①②⑤③C．②④⑤①③D．⑤②④①③[提升2]为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂，按下图步骤操作：eq\x(固体)eq\o(→,\s\up14(加水))eq\x(溶液)eq\o(→,\s\up14(加过量A))eq\o(→,\s\up14(加过量B),\s\do14(操作Ⅰ))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up14(加适量C))eq\o(→,\s\up14(加热煮沸))eq\x(KCl溶液)eq\o(→,\s\up14(操作Ⅱ))eq\x(KCl固体)(1)写出三种试剂的化学式：A________，B________，C________。(2)①加入过量A的目的是________________________________________________________________________，有关化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②加入过量B的目的是________________________________________________________________________，有关化学方程式为________________________________________________________________________。③加热煮沸的目的是________________________________________________________________________。(3)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ是________。[核心能力]除去粗盐中可溶性杂质的原理eq\x(状元随笔)物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”(1)三个必须：①除杂试剂必须稍过量。②过量试剂必须除尽，且容易除去。③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。(2)四个原则：目标三不同价态含硫物质的转化[例3]人们认识和应用物质常从两方面入手，一是从物质的类别认识该物质可能跟哪些物质发生反应；二是从物质所含元素的化合价分析该物质是否具有氧化性或还原性。如下图所示是硫元素的各个价态与物质类别的对应关系：(1)写出指定物质的化学式：A________，B________。(2)D转化为硫酸是酸雨形成的重要过程之一，写出其反应的化学方程式________________。(3)若C是铜盐，试写出由H2SO4→C的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)为进一步减少SO2的污染并变废为宝，我国正在探索在一定条件下用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2。写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。eq\x(状元随笔)SO2、SO3是酸性氧化物，H2SO3、H2SO4是酸，物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过与酸或碱反应联系在一起的。如：SO2eq\o(,\s\up14(H2O),\s\do14(△))H2SO3eq\o(,\s\up14(NaOH溶液),\s\do14(稀H2SO4))NaHSO3eq\o(,\s\up14(NaOH溶液),\s\do14(稀H2SO4))Na2SO3[提升3]如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是()A．硫在自然界只有游离态B．煤中含有硫元素，燃煤中加入生石灰可脱硫C．硫具有弱氧化性，和变价金属反应，通常将金属氧化成低价态D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应[关键能力]硫及其化合物的“价—类二维图”①SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O②S＋O2eq\o(=,\s\up14(点燃))SO2③2SO2＋O2eq\o(,\s\up14(催化剂),\s\do14(△))2SO3④SO3＋H2O=H2SO4⑤SO2＋H2O=H2SO3⑥H2SO3eq\o(=,\s\up14(△))SO2↑＋H2O⑦SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O⑧H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2O⑨H2SO3＋2NaOH=Na2SO3＋2H2O⑩SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl⑪Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O⑫2Na＋Seq\o(=,\s\up14(研磨))Na2S⑬H2S＋2NaOH=Na2S＋2H2Oeq\x(状元随笔)认识不同价态含硫物质的性质及转化关系1．根据硫元素的化合价，判断S表现氧化性还是还原性。含有－2价硫的物质只有还原性；含有0价、＋4价硫的物质既有氧化性又有还原性；含有＋6价硫的物质只有氧化性。2．利用氧化剂可将硫元素从低价态转化为高价态，该过程S发生氧化反应；利用还原剂可将硫元素从高价态转化为低价态，该过程S发生还原反应。

学考评价1．可以鉴别稀硫酸和浓硫酸的简单方法是()A．加酚酞试液B．与铜片反应C．加BaCl2溶液和硝酸D．用玻璃棒各蘸一点滴在纸上2．关于浓H2SO4与Cu反应叙述正确的是()A．在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性B．此反应属于复分解反应C．在反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性D．每1mol铜参加反应就有2mol浓H2SO4被还原，同时生成2molSO23．下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法，不正确的是()A．浓硫酸有脱水性，稀硫酸没有脱水性B．浓硫酸有氧化性，稀硫酸没有氧化性C．浓硫酸和稀硫酸都有酸性D．常温下，浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应4．将SO2通入BaCl2溶液至饱和，未见沉淀生成，继续通入另一种气体，仍无沉淀，则通入的气体可能是()A．CO2B．NH3C．SO3D．Cl25．用硫及其化合物制硫酸有下列三种反应途径，某些反应条件和产物已省略，下列有关说法不正确的是()途径①：S途径②：Seq\o(→,\s\up14(O2))SO2eq\o(→,\s\up14(O2))SO3eq\o(→,\s\up14(H2O))H途径③：FeS2eq\o(→,\s\up14(O2))SO2eq\o(→,\s\up14(O2))SO3eq\o(→,\s\up14(H2O))H2SO4A．途径①的反应中体现了浓HNO3的强氧化性B．途径②、③的第二步反应在实际生产中可以通过增大O2的浓度来降低成本C．由途径①、②、③分别制取1molH2SO4，理论上各消耗1molS，各转移6mole－D．途径②、③比途径①污染相对小且原子利用率高，更能体现“绿色化学”的理念6．非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：eq\x(A)eq\o(→,\s\up14(O2))eq\x(B)eq\o(→,\s\up14(O2))eq\x(C)eq\o(→,\s\up14(H2O))eq\x(D)若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。(1)D的化学式是________。(2)在工业生产中，B气体的大量排放会形成________而污染环境。练后感悟工业制硫酸的三个步骤第一步：制取SO2S＋O2eq\o(=,\s\up14(点燃))SO2或4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up14(高温))2Fe2O3＋8SO2第二步：制取SO32SO2＋O2eq\o(,\s\up14(催化剂),\s\do14(△))2SO3第三步：吸收SO3(用98%的浓H2SO4吸收)SO3＋H2O=H2SO4若用水吸收易形成酸雾eq\x(温馨提示：请完成课时作业2)第2课时硫酸不同价态含硫物质的转化学业基础[预习新知]无色黏稠、油状浓硫酸水搅拌2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)酸碱指示剂活泼金属碱碱性氧化物干燥剂水的组成比疏松多孔的海绵状刺激性逐渐变黑色无色红色蓝色稀盐酸BaCl2硫铁矿黄铜矿石膏芒硝[即学即练]1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2．答案：A3．解析：硫酸浓度越大密度越大，故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比，浓硫酸的质量大于稀硫酸，A项正确。浓硫酸是黏稠的液体，流动性不如稀硫酸，B项正确。浓硫酸具有吸水性，能吸收结晶水合物中的结晶水，故胆矾投入浓硫酸会变为白色粉末，投入稀硫酸中胆矾晶体溶解，C项正确。常温下浓硫酸使铝片钝化无气体放出，铝片投入稀硫酸中有气体(氢气)放出，D项错误。答案：D4．解析：A错，铜和稀硫酸不反应。B对，二氧化硫可使品红溶液褪色，可验证二氧化硫的漂白性。C错，二氧化硫密度比空气大，用向上排空气法收集时，导气管应“长进短出”。D错，二氧化硫在饱和亚硫酸氢钠溶液中的溶解度很小，不可用于尾气吸收。答案：B核心素养[例1]解析：(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计，方案可行。(2)乙中常温下铝遇浓硫酸使铝钝化，加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生H2。(3)丁错误，挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟，浓硫酸不属于挥发性酸。答案：(1)甲、丙、戊(2)乙增加加热条件(或将结论改为常温下反应产生气体的为稀硫酸)(3)丁硫酸是高沸点酸，没有挥发性[提升1]解析：移动铜丝，可控制铜丝与浓硫酸的接触，即控制SO2的生成量，故A合理；SO2能使品红溶液褪色，故B合理；SO2有毒，且属于酸性氧化物，故C合理；浓硫酸过量，试管中剩余浓硫酸，应将反应后的混合液慢慢加入到大量水中，否则易出现液体喷出试管而发生危险，故D不合理。答案：D[例2]解析：首先要明确除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，可分别加入Na2CO3溶液、NaOH溶液和BaCl2溶液，且三种溶液均过量，才能使杂质离子分别变成CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4沉淀，过量的BaCl2溶液只能用Na2CO3溶液除去，故要先加入BaCl2溶液，再加入Na2CO3溶液，才能保证不引入新杂质Ba2＋，而多余的NaOH和Na2CO3只需要在过滤后再加入盐酸即可，至于NaOH溶液的加入顺序，只要在过滤前加入就可除去Mg2＋，故D项正确。答案：D[提升2]解析：要使杂质一一除去，必须考虑到所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须除去，要除去Mg2＋，可用含OH－的试剂，除SOeq\o\al(2－,4)可用含Ba2＋的试剂，故选用Ba(OH)2。加入的过量Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，过量Ba(OH)2中的OH－，以及过量K2CO3中的COeq\o\al(2－,3)，可用稀盐酸除去，最后加热煮沸可除去HCl。答案：(1)Ba(OH)2K2CO3HCl(2)①除尽MgCl2和MgSO4MgCl2＋Ba(OH)2=BaCl2＋Mg(OH)2↓，MgSO4＋Ba(OH)2=BaSO4↓＋Mg(OH)2↓②除尽过量Ba(OH)2和生成的BaCl2Ba(OH)2＋K2CO3=Ba