2024-2025学年新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第1节第2课时硫酸酸酸根离子的检验学案新人教版必修2

PAGE1-第2课时硫酸、酸酸根离子的检验学习目标核心素养1．结合真实情境中的应用实例或通过试验探究，了解硫酸的主要性质，相识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2．结合真实情境中的应用实例或通过试验探究，了解硫酸根离子的检验方法，相识其在粗盐提纯中的应用。宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素化合价的角度，预料硫酸的性质及转化变更观念与平衡思想：通过对硫酸的性质的学习及硫酸根离子的检验，能相识到稀硫酸具有酸的通性，但是浓硫酸具有三大特性。树立物质变更的观点，如浓度不同物质的性质就会发生变更。eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(CCZL),\s\do5(0)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(CCZL),\s\do5(0)))新课情景呈现我国制造硫酸的历史可以追溯到7世纪，炼丹家曾利用胆矾(CuSO2·5H2O)来制备硫酸。他们首先设法除去胆矾中的水，然后使之分解产生气体，将产生的气体溶于水便能制得硫酸。国外早期的炼金士曾用绿矾(FeSO4·7H2O)来制备硫酸。现在工业上如何生产硫酸呢？让我们走进教材，学习硫酸、硫酸根离子的检验。课前素能奠基新知预习一、硫酸1．硫酸的用途与工业制备(1)用途：①重要的化工原料，可用于制__化肥、农药__、炸药、染料、盐类等。②用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。(2)工业制备：金属冶炼产生的尾气↓硫黄或__黄铁矿__(FeS2)eq\o(——→,\s\up7(空气))__SO2__eq\o(——→,\s\up7(空气))__SO3__eq\o(——→,\s\up7(98.3%的),\s\do5(浓硫酸汲取))H2SO4写出工业制备硫酸有关反应的化学方程式：①制备SO2：__4FeS2＋11O2eq\o(═══,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2__或S＋O2eq\o(═══,\s\up7(点燃))SO2；②制备SO3：__2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3__；③汲取SO3：__SO3＋H2O=H2SO4__。2．稀硫酸的性质硫酸是强酸，具有酸的通性。写出下列反应的离子方程式：(1)稀硫酸与活泼金属反应，如Zn：__Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑__。(2)稀硫酸与金属氧化物反应，如CuO：__CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O__。(3)稀硫酸与碱反应，如NaOH：__OH－＋H＋=H2O__。(4)稀硫酸与部分盐反应，如Na2CO3：__COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O__。3．浓硫酸的特性(1)吸水性与脱水性①试验探究试验操作试验现象__蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体__试验结论__浓硫酸具有脱水性__②对比吸水性脱水性原理浓硫酸能够汲取__气体、液体中的水分子__及固体中的结晶水浓硫酸能把有机物中__氢、氧元素按水的组成比__脱去，剩余黑色的炭区分__物质中含有H2O____物质中不含有H2O，只含有氧元素和氧元素__应用__作干燥剂__(2)强氧化性①试验探究试验操作试验现象a试管中铜丝表面__有气泡产生__；b试管中的溶液__渐渐变为无色__；c试管中的__紫色石蕊溶液渐渐变为红色__；将a试管里的溶液渐渐倒入水中，__溶液显蓝色__。试验结论Cu和浓硫酸反应的化学方程式：__Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O__②强氧化性的表现二、SOeq\o\al(2－,4)的检验1．试验探究试验操作试验现象先__生成白色沉淀__，加入盐酸后__沉淀不溶解__先__生成白色沉淀__，加入盐酸后__沉淀不溶解__先__生成白色沉淀__，加入盐酸后__沉淀溶解，且有气泡产生__试验结论SOeq\o\al(2－,4)与Ba2＋反应生成不溶于盐酸的__白色沉淀__，离子方程式：__SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓__COeq\o\al(2－,3)与Ba2＋反应生成白色沉淀BaCO3，可溶于盐酸2．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))有无白色沉淀产生(推断有无SOeq\o\al(2－,4))。先加稀盐酸的目的是__解除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋干扰__。预习自测1．通常状况下，以下气体不能用浓硫酸干燥的是(D)A．SO2 B．Cl2C．HCl D．H2S解析：SO2、Cl2和HCl与浓硫酸都不反应，可用浓硫酸干燥，而浓硫酸与H2S发生氧化还原反应，不行用浓硫酸干燥，所以选D。2．下列各物质中，常温下能持续发生反应，且产生大量气体的是(D)A．铁与浓硫酸 B．碳与稀硫酸C．铜与浓硫酸 D．铁与稀硫酸解析：铁与浓硫酸常温下钝化，反应很快停止，A项错；碳与稀硫酸不反应，B项错；铜与浓硫酸加热条件下反应，C项错；铁与稀硫酸反应产生H2，D项正确。3．国家为了规范管理危急品，颁布了《危急品书目》，其中硫酸是危急品，且是三类易制毒。经营硫酸，除了要有危急化学品经营许可证，还要办理非药品类易制毒化学品经营备案证明。下列关于硫酸性质的描述中，正确的是(D)A．浓硫酸有氧化性，稀硫酸无氧化性B．由于浓硫酸具有吸水性，故可用来与蔗糖反应做“黑面包”试验C．稀硫酸与铁、铝反应，浓硫酸在常温下不与铁、铝反应D．浓硫酸与Cu的反应中有少量黑色固体生成，可能是CuO解析：在浓硫酸中，硫元素被还原，体现其氧化性，当稀硫酸与金属反应时，氢被还原，体现其氧化性，A项错；浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖炭化，B项错；常温下，浓硫酸与铁、铝发生钝化反应，表面生成致密氧化膜，C项错；浓硫酸与铜反应时，可能生成黑色的CuO，D项正确。4．某溶液中可能含有的阴离子有SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Cl－等。为了检验其中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，除BaCl2溶液外，还须要的溶液是(B)A．硫酸 B．盐酸C．NaOH溶液 D．NaNO3溶液解析：BaCl2溶液与SOeq\o\al(2－,4)和COeq\o\al(2－,3)都反应生成白色沉淀，若在溶液中先加足量盐酸，发生反应COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑，既解除了COeq\o\al(2－,3)，又不引入SOeq\o\al(2－,4)，所以选B。5．现在我们炒菜用的精盐又细又白，你知道精盐是由粗盐经过什么样的程序制得的吗？粗盐经溶解、过滤和蒸发后还含有硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质，回答下列问题：(1)粗盐中的杂质可以用什么试剂除去？(2)上述除杂试剂会不会引入新的杂质？如何除去杂质离子？(3)依据以上分析，写出粗盐提纯的完整流程。答案：(1)硫酸盐——BaCl2溶液；CaCl2——Na2CO3溶液；MgCl2——NaOH溶液。(2)引入杂质离子除杂试剂BaCl2溶液Ba2＋Na2CO3溶液Na2CO3溶液COeq\o\al(2－,3)盐酸NaOH溶液OH－盐酸(3)eq\x(粗盐)eq\o(——→,\s\up7(溶解))eq\x(溶液)eq\o(——→,\s\up7(加入BaCl2溶液))eq\o(——→,\s\up7(加入NaOH溶液))eq\o(——→,\s\up7(加入Na2CO3溶液))eq\x(悬浊液)eq\o(——→,\s\up7(过滤))eq\x(滤液)eq\o(——→,\s\up7(加入适量盐酸))eq\o(——→,\s\up7(蒸发))eq\x(\a\al(纯净的,NaCl晶体))课堂素能探究学问点浓硫酸的强氧化性问题探究1．过量的铜与肯定量的浓硫酸反应时，硫酸能否全部参与反应？提示：不能。Cu是不活泼金属，只能与浓硫酸反应，与稀硫酸不反应，在过量Cu与肯定量浓硫酸反应时，随着反应的进行，硫酸的浓度渐渐减小，反应进行到肯定程度时，浓硫酸将变为稀硫酸，反应停止，H2SO4不行能全部参与反应。2．假如用过量的锌代替铜与肯定量的浓硫酸反应，生成气体的成分有哪些？提示：锌首先与浓硫酸发生反应：Zn＋2H2SO4(浓)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，随着反应的进行，硫酸的浓度降低，锌还会与稀硫酸进一步反应，Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑，故生成的气体为SO2和H2的混合气体。学问归纳总结1．浓硫酸强氧化性的本质浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中＋6价的硫元素具有很强的得电子实力。2．浓硫酸强氧化性的体现反应物变更或反应表现性质活泼金属铁、铝常温下，铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化强氧化性加热时，反应生成硫酸盐和SO2强氧化性和酸性锌等其他活泼金属与浓硫酸反应时，起先产生SO2，后来产生H2较不活泼金属(如：铜、银等)金属＋浓硫酸eq\o(——→,\s\up7(△))高价态硫酸盐＋SO2↑＋H2O碳、硫、磷等非金属非金属单质＋浓硫酸eq\o(——→,\s\up7(△))高价态氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O还原性物质能将还原性物质(如H2S、HI)氧化，如：H2S＋H2SO4(浓)=S↓＋SO2↑＋2H2O强氧化性3．区分浓硫酸和稀硫酸的方法方法操作结论脱水法用玻璃棒蘸取两种酸分别涂在纸上变黑者是浓硫酸稀释法分别加入盛水的试管中放热者是浓硫酸吸水法分别滴到硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)上蓝色晶体变白者是浓硫酸钝化法常温下，取已去氧化膜的两块铝片(或铁片)分别放入盛有浓、稀硫酸的试管中有大量气泡冒出的是稀硫酸，无明显现象的是浓硫酸生雾法分别滴到浓盐酸中有白雾产生的是浓硫酸黏度法分别用玻璃棒蘸取两种酸黏稠状的是浓硫酸密度法分别称量相同体积的两种酸质量大的是浓硫酸氧化法分别取两支试管，加入铜片后再分别加入两种酸，加热溶液变蓝，有刺激性气味气体产生的是浓硫酸┃┃典例剖析__■典例1依据如图所示装置，回答下列问题。(1)起先加热后，产生的现象是a处__有气泡产生，溶液变蓝__；b处__纸条褪色__。(2)停止反应后，用酒精灯在b处微微加热，产生的现象是__纸条由无色复原为红色__。(3)写出a处发生反应的化学方程式：__Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O__。(4)蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是__汲取多余的SO2，以防止污染环境__。(5)试验中，取肯定质量的铜片和肯定体积18mol·L－1的浓硫酸放在试管中共热，直到反应完毕，发觉试管中还有铜片剩余，该小组学生依据所学的化学学问认为还有肯定量的硫酸剩余。①有肯定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为缘由是__反应过程中浓硫酸被消耗，渐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应__。②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是__a、d__(填字母)。a．铁粉 b．BaCl2溶液c．银粉 d．NaHCO3溶液解析：(1)浓硫酸与铜片反应生成SO2气体，SO2能使品红褪色，生成的CuSO4使溶液变蓝色。(2)被SO2漂白的品红纸条加热时会重新变红。(4)SO2有毒，不能干脆排放在空气中，用Na2CO3溶液可以汲取多余的SO2。(5)随着反应的进行，H2SO4被不断消耗，且反应生成水，使硫酸的浓度渐渐减小，当变为稀硫酸时，反应将会停止，因为铜与稀硫酸不反应，可向反应结束后的试管中加入铁粉或NaHCO3溶液，若有气泡产生则可证明确有余酸。┃┃变式训练__■1．浓硫酸在下列物质的转化中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是(A)A．Cu→CuSO4B．C→CO2C．蔗糖→“黑面包”D．Fe2O3→Fe2(SO4)3解析：铜与浓硫酸反应生成CuSO4和SO2，浓硫酸表现酸性和氧化性，A项正确；碳和浓硫酸反应生成CO2和SO2，浓硫酸只表现强氧化性，B项错误；蔗糖与浓硫酸发生脱水反应，生成碳，碳与浓硫酸反应生成CO2和SO2，浓硫酸表现脱水性和强氧化性，B项错；氧化铁与硫酸的反应生成Fe2(SO4)3，表现硫酸的酸性，D项错。SOeq\o\al(2－,4)的检验及粗盐的提纯,学问点问题探究1．向某溶液中只加可溶性钡盐，不酸化，产生白色沉淀能否说明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？提示：不能。若溶液中含有COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)会与钡盐反应产生BaCO3、BaSO3白色沉淀。2．若向待测液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀盐酸白色沉淀不溶解，能否说明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？提示：不能。若溶液中含有Ag＋，也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)。3．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，能否说明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？(已知：酸性环境中NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性)提示：不能。在酸性环境中NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性，可将SOeq\o\al(2－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)。学问归纳总结1．SOeq\o\al(2－,4)的检验(1)检验方法：eq\x(试剂)—稀盐酸和BaCl2溶液↓eq\x(操作)—先加过量稀盐酸，后加BaCl2溶液↓eq\x(现象)—起先无明显现象，后来出现白色沉淀↓eq\x(结论)—溶液中含SOeq\o\al(2－,4)(2)原理：①先加稀盐酸的目的：防止COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋的干扰。②过程中可能发生反应的离子方程式：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑、SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋SO2↑、Ag＋＋Cl－=AgCl↓、SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓。2．粗盐的提纯(1)除去粗盐中不溶性杂质——过滤(2)除去粗盐中可溶性杂质①原理：②加试剂的先后依次原则：Na2CO3溶液加入依次在BaCl2溶液之后；加入盐酸在过滤之后。通常依次可以为BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。┃┃典例剖析__■典例2同学们都喜爱照相，在照相机底片的处理过程中，照相显影剂(或称显影剂)是一种让感光产生的隐藏影像或印记在底片上显现的化学用剂。亚硫酸钠是照相显影剂中的一种成分。某亚硫酸钠试剂已部分被氧化，为确定它的纯度，要进行如下试验：eq\x(\a\al(①取样品W1g；,②将样品溶解；,③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液；,④过滤、洗涤、干燥沉淀，称其质量为W2g。))试回答：(1)BaCl2要用盐酸酸化的缘由是什么？__防止BaSO3沉淀的产生而引起误差。__(2)BaCl2溶液要稍过量的缘由是什么？__使试样中的SOeq\o\al(2－,4)完全转化为BaSO4沉淀。__(3)推断操作③是否完成的方法是什么？__将混合液静置，向上层清液中接着滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则操作③完成。__(4)推断沉淀是否洗净的方法是什么？__取最终一次洗涤液少许，滴加AgNO3溶液，若无沉淀出现，则已洗净，反之则未洗净。__(5)列式计算Na2SO3的纯度。__n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝eq\f(W2,233)mol，m(Na2SO3)＝W1g－m(Na2SO4)＝W1g－eq\f(W2g,233)×142，则Na2SO3纯度为(1－eq\f(142W2,233W1))×100%。__解析：(1)BaCl2与Na2SO3反应也会生成BaSO3白色沉淀，干扰试验。(2)加入稍过量的BaCl2目的是使SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀。(3)操作③是为了使SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全，只要检验溶液中有无SOeq\o\al(2－,4)即可。(4)沉淀可以吸附溶液中的Cl－，若沉淀洗涤干净，则检验不出Cl－。(5)最终沉淀为BaSO4，由硫元素守恒可知n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝eq\f(W2,233)mol，m(Na2SO3)＝W1g－m(Na2SO4)＝W1g－eq\f(W2g,233)×142，则Na2SO3纯度为(1－eq\f(142W2,233W1))×100%。┃┃变式训练__■2．向某溶液中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再滴入稀盐酸，沉淀不溶解，则该溶液中(B)A．