2024-2025学年新教材高中化学第3章物质的性质与转化第2节第3课时硫酸酸雨及其防治学案鲁科版必修1

PAGE6-第3课时硫酸酸雨及其防治[学习目标]1．驾驭硫酸的性质，浓硫酸的强氧化性。(重点)2．了解酸雨的成因、危害及防治，再次相识硫元素在自然界中的转化；培育学生的环保意识。授课提示：对应学生用书第58页1．纯硫酸是一种无色、黏稠、油状液体，是一种难挥发性酸。密度大，与水以随意比混溶，放出大量的热。浓硫酸的稀释操作：将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入盛有水的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌。2．浓硫酸的化学性质(1)强氧化性①与金属Cu的反应：2H2SO4(浓)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②使铁、铝钝化：常温下，浓硫酸能使铁、铝表面生成一层致密的氧化物薄膜而钝化。因此，冷的浓硫酸可以用铁质或铝质容器储存。③与非金属C的反应：2H2SO4(浓)＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)吸水性：浓硫酸有剧烈的吸水性，常用作干燥剂。(3)脱水性：能把纸屑、棉花等物质中的氢、氧元素按2∶1的比例脱去。3．(1)酸雨的形成：排入空气中的二氧化硫和三氧化硫在氧气和水蒸气的共同作用下，形成酸雾。硫的氧化物形成酸雨的主要反应有：①2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(粉尘等催化))2SO3；②SO3＋H2O=H2SO4；③SO2＋H2OH2SO3；④2H2SO3＋O2=2H2SO4。(2)酸雨的防治措施：从实际状况动身，对酸性物质的排放加以限制；变更能源结构，开发利用氢能、风能、太阳能等清洁能源，从根本上解决问题。■多维思索·自主预习1．导致下列现象的主要缘由与排放SO2有关的是()A．酸雨 B．光化学烟雾C．臭氧空洞 D．温室效应答案：A2．下列化学反应中浓H2SO4只起酸性作用的是()A．Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2OB．2FeO＋4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2OC．CuO＋H2SO4(浓)=CuSO4＋H2OD．C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O答案：C3．下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述正确的是()A．常温时都能与铁发生反应，放出气体B．加热时都能与铜发生反应C．都能做气体干燥剂D．硫元素的化合价都是＋6价答案：D4．若下列物质长期存放在敞口容器中，质量肯定会增加的是()A．浓硫酸 B．浓盐酸C．胆矾晶体 D．Na2CO3·10H2O答案：A授课提示：对应学生用书第59页要点一浓硫酸的三大特性试验操作试验现象试验结论①铜片渐渐溶解；②铜片表面有气泡产生；③试管中溶液渐渐变成蓝色；④品红溶液褪色浓硫酸具有强氧化性浓硫酸可做干燥剂浓硫酸具有吸水性用玻璃棒蘸取浓硫酸在纸上写字浓硫酸具有脱水性[归纳总结]浓硫酸的三大特性1．吸水性：浓硫酸有剧烈的吸水性(汲取游离的水)，常用作干燥剂。可以干燥中性(如：H2、O2、N2、Cl2)和酸性的气体(如：HCl、SO2、CO2、NO2)，不能干燥碱性的气体(如：NH3)和还原性的气体(如：HBr、HI、H2S等)。装置如图：2．脱水性：浓硫酸把蔗糖、木屑、纸屑和棉花等有机物中的氢原子和氧原子按氢、氧原子个数的比2∶1脱去水，有机物被脱水后生成了黑色的炭(碳化)。例如：蓝色石蕊试纸eq\o(→,\s\up7(浓硫酸))红→黑3．强氧化性：(1)与金属的反应：①钝化：常温下，浓H2SO4使铁、铝表面生成一层致密的氧化物薄膜而钝化，阻挡了内部金属接着与硫酸发生反应。所以常温下可以用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸。②与不活泼金属的反应：2H2SO4(浓)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)与非金属的反应红热的焦炭与浓硫酸的反应：2H2SO4(浓)＋Ceq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O，硫单质与浓硫酸的反应：2H2SO4(浓)＋Seq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O。4．硫酸工业制备原理(1)生产流程：FeS2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(①))SO2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(②))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O),\s\do5(③))H2SO4(2)涉及的化学方程式：①煅烧黄铁矿：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2；②二氧化硫的催化氧化：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3；③制得硫酸：SO3＋H2O=H2SO4[问题探究]1．浓硫酸与稀硫酸的氧化性有什么区分？金属与浓硫酸反应能否置换出氢气？答案：浓硫酸的氧化性是＋6价硫原子得电子，是强氧化性；稀硫酸的氧化性为H＋得电子，是弱氧化性。金属与浓硫酸反应不能置换出氢气，还原产物是二氧化硫。2．在常温下，铁、铝在浓硫酸中发生钝化，故常温时浓硫酸可用铁质或铝质容器储存。但是在加热的条件下，浓硫酸不仅能跟铁、铝反应，还能与绝大多数金属反应。能否说常温下浓H2SO4与Fe、Al不反应？并说明其缘由。答案：不能。常温下，浓H2SO4将Fe、Al的表面氧化，形成一层致密的氧化物薄膜。3．在反应：2H2SO4(浓)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O中体现了浓H2SO4的什么性质？如何体现？氧化剂与还原剂的物质的量之比是多少？答案：此反应中浓H2SO4表现了强氧化性和酸性。强氧化性的标记是＋6价硫原子得电子生成了SO2，表现酸性的标记是生成了硫酸盐。氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1。4．稀释浓硫酸和铜片反应后的混合液时，能否将水干脆倒入试管中？如何操作？答案：反应后的混合液中有浓H2SO4剩余，不能将水干脆倒入试管中。应当将试管中的溶液沿烧杯内壁缓缓地倒入盛有水的烧杯中，同时用玻璃棒不断搅拌。[探究应用]用如图所示试验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列试验不合理的是()A．上下移动①中铜丝可限制生成SO2的量B．②中选用品红溶液验证SO2的生成C．③中选用NaOH溶液汲取多余的SO2D．为确认生成了CuSO4，向①中加水，视察颜色解析：上下移动①中铜丝，可使反应随时发生和停止，A合理；SO2可使品红溶液褪色，B合理；2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O，C合理；①中有过量的浓硫酸，干脆向①中加水，水易沸腾溅出而引发试验事故，D项不合理。答案：D要点二SOeq\o\al(2－,4)的检验[问题探究]检验SOeq\o\al(2－,4)的正确操作方法：被检液eq\o(→,\s\up7(加足量盐酸酸化))取清液eq\o(→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有无白色沉淀(推断有无SOeq\o\al(2－,4))先加稀盐酸的目的是防止COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋干扰，再加BaCl2溶液，有白色沉淀产生。可能发生反应的离子方程式：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O、SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓。[探究应用]检验某溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)时，为了防止Ag＋、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等离子的干扰，下列试验方案比较严密的是()A．先加稀盐酸将溶液酸化，再滴加BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀B．先加稀硝酸将溶液酸化，再滴加BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀C．向溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀D．向溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀答案：A[归纳总结](1)只加可溶性钡盐，不酸化。误将COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)、SOeq\o\al(2－,3)等干扰离子推断成SOeq\o\al(2－,4)。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。(2)误将Ag＋推断成SOeq\o\al(2－,4)。如向待测液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解便断定含SOeq\o\al(2－,4)。其错误是未留意溶液中不含SOeq\o\al(2－,4)，而含Ag＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)。(3)误将SOeq\o\al(2－,3)推断成SOeq\o\al(2－,4)。如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SOeq\o\al(2－,4)。该错误是未留意在酸性环境中NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性，发生反应：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,3)=BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。学科素养培育(十六)——科学精神与社会责任授课提示：对应学生用书第60页[培育方向]具有严谨求实的科学看法，具有探究未知、崇尚真理的意识；赞许化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值推断。[素养特训]为探究铜与浓硫酸的反应，甲、乙两同学分别设计了图1、图2所示装置，将足量铜和10mL18mol·L－1的浓硫酸共热，直到无气体生成为止(假定反应前后试管中溶液的体积不变)。图1图2(1)比较两试验装置，图2装置的优点是①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(2)①甲同学依据所学的化学学问认为还有肯定量的H2SO4剩余，其理论依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②下列药品能够用来证明反应结束后的试管中有H2SO4剩余的是________(填序号)。A．铁粉 B．氯化钡溶液C．银粉 D．碳酸氢钠溶液(3)乙同学在试验结束后拆除图2装置时，在不打开橡胶塞的状况下，为使装置中的残留气体完全被汲取，应实行的操作是___________________________________________。解析：(1)比较两个试验装置，图2装置的优点是通过铜丝的上下抽动可以限制反应的进行；用NaOH溶液能更好地汲取SO2，削减有毒气体的排放，更环保；停止加热时，图2装置中的玻璃导管能平衡压强，防止倒吸现象的发生。(2)①Cu与浓硫酸发生反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硫酸会变成稀硫酸，而稀硫酸不与铜反