第02讲-三氧化硫和硫酸(教师版)

第02第02讲三氧化硫和硫酸知识导航知识导航知识预习知识预习一、SO3的物理性质颜色状态水溶性无色固体（标况下）易溶于水二、SO3的化学性质SO3是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性：1．SO3与水反应：______________________________________________________2．SO3与碱反应（如Ca(OH)2）：_________________________________________3．SO3与碱性氧化物反应（如CaO）：_____________________________________4.SO3能与某些盐溶液反应：Na2CO3+SO3=Na2SO4+CO2↑【答案】SO3+H2OH2SO4SO3+Ca(OH)2CaSO4+H2OSO3+CaOCaSO4三、硫酸的用途与工业制备1．用途：（1）重要的化工原料，可用于生产化肥、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：制备装置制备流程反应原理①制备SO2：________________________或__________________________________;②制备SO3：____________________________________________________________;③吸收SO3：____________________________________________________________。【答案】S+O2eq\o(=,\s\up7(点燃))SO24FeS2+11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3+8SO22SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4四、硫酸的物理性质纯硫酸是一种无色、黏稠的油状液体，沸点高，______挥发。【答案】难五、硫酸的化学性质1．稀硫酸的酸性稀硫酸具有酸的通性，能与酸碱指示剂、活泼金属、碱、碱性氧化物、部分盐发生反应。（1）使酸碱指示剂变色：稀硫酸能使紫色石蕊溶液____________。（2）与活泼金属反应产生氢气，如Fe：_______________________________________。（3）与碱中和生成盐和水，如NaOH：________________________________________。（4）与碱性氧化物反应生成盐和水，如CuO：_________________________________。（5）与弱酸盐反应生成新盐和新酸，如Na2CO3：______________________________。【答案】变红；Fe+2H+=Fe2++H2↑；OH-+H+=H2O；CuO+2H+=Cu2++H2O；CO32-+2H+=CO22．浓硫酸的吸水性（1）浓硫酸可以吸收气体、液体、某些结晶水合物中的水，常用作___________。（2）浓硫酸可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl、SO2、CO、CH4等气体，但不能干燥碱性气体（NH3等）以及还原性气体（如H2S、HBr、HI等）。【答案】干燥剂3．浓硫酸的脱水性（1）浓硫酸可将有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去，使蔗糖、纸张、木材等脱水炭化。（2）向蔗糖中加入浓硫酸，搅拌，可观察到蔗糖变黑，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。4．浓硫酸的强氧化性浓硫酸具有强氧化性，能氧化金属、非金属、还原性化合物等，其还原产物一般是SO2。金属反应通式金属+H2SO4(浓)高价金属硫酸盐+SO2↑+H2O实例与Cu反应，化学方程式为：___________________________________________非金属反应通式非金属+H2SO4(浓)高价氧化物或含氧酸+SO2↑+H2O实例与C反应，化学方程式为：____________________________________________还原性化合物与H2S反应，化学方程式为：__________________________________________【答案】Cu+2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O；C+2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O；H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O对点训练对点训练题型一：SO3的性质【变1】下列有关SO3的说法中正确的是A．SO3极易溶于水，且与水反应生成H2SO4B．SO3是碱性氧化物C．将SO3加入BaCl2溶液无明显现象D．SO2、SO3均具有漂白性，能使紫色石蕊试液褪色【答案】A【详解】A．由三氧化硫物理性质可知，SO3极易溶于水，与水反应生成H2SO4，故A正确；B．SO3是酸性氧化物，故B错误；C．将SO3加入BaCl2溶液中会生成白色沉淀，故C错误；D．SO2有漂白性，但不能使紫色石蕊试液褪色，三氧化硫不具备漂白性，故D错误；故选A。题型二：硫酸的工业制备【例2】在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是A．硫铁矿煅烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧B．从沸腾炉出来的气体只有SO2C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收更充分【答案】D【解析】【详解】A．将硫铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块硫铁矿不能燃烧，故A错误；B．从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有O2等，故B错误；C．SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3，故C错误；D．SO3转化为H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分，故D正确；故选D。题型三：浓硫酸的性质【变3-4】在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性，其中在理论上可行的是（）A．①②③④B．①③④C．①②④D．②③④【答案】A【解析】【详解】①浓硫酸吸水放热，温度计温度升高，能够证明浓硫酸的吸水性，故①选；②浓硫酸吸水，胆矾失去结晶水，变为白色的无水硫酸铜粉末，能够证明浓硫酸的吸水性，故②选；③浓硫酸吸水，饱和硝酸钾溶液中析出晶体硝酸钾，能证明浓硫酸吸水性，故③选；④浓硫酸吸水，试管中的水减少，证明浓硫酸具有吸水性，故④选；答案选A。【变3-5】如图是研究二氧化硫性质的微型实验装置。现用60%硫酸溶液和亚硫酸钠晶体反应制取SO2气体，实验现象很明显，且不易污染空气。下列说法中错误的是（）A．紫色石蕊溶液变蓝色B．品红溶液褪色C．溴水橙色褪去D．含酚酞的NaOH溶液红色变浅或褪色【答案】A【解析】【分析】SO2有漂白性、还原性、酸性。【详解】A．酸性气体能使紫色石蕊溶液变红色，A错误；B．SO2有漂白性，能使品红溶液褪色，B正确；C．SO2有还原性，能还原溴水，C正确；D．SO2与NaOH溶液反应，D正确；答案选A。【点睛】SO2能使溴水褪色，体现还原性，不是漂白性。【变4】下列用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作中错误的是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【答案】D【解析】【详解】A．硫酸溶液浓度越大，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正确。B．浓硫酸是油状黏稠的液体，流动性不如稀硫酸，B正确。C．浓硫酸有吸水性，故胆矾投入浓硫酸会变为白色粉末，胆矾晶体投入稀硫酸中溶解，C正确。D．常温下铝片在浓硫酸中钝化，无气体放出，铝片投入稀硫酸中，有气体(氢气)放出，D错误；答案为D。【变5-1】向50mL18mol/L的浓硫酸中加入足量的铜并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量A．大于0.9mol B．等于0.45molC．在0.45mol与0.9mol之间 D．小于0.45mol【答案】D【解析】【分析】【详解】Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O，被还原的硫酸的物质的量理论上应是参加反应的硫酸的一半，但随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低，而铜与稀硫酸并不反应，因此，被还原的硫酸的物质的量应小于一半，则50mL

18mol/LH2SO4溶液中加入足量的铜片并加热后被还原的硫酸的物质的量应为：小于0.45mol。故选：D。题型四：浓硫酸的性质探究实验【变6】浓硫酸和木炭在加热时发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)+CCO2↑+2H2O+2SO2↑。用如图所示装置设计一个实验，验证浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的各种产物。（1）这些装置的连接顺序（按产物气流从左到右的方向）是____→___→____→____。（填装置的序号）（2）装置②中要检验产物中有水蒸气，则放入的药品是______；装置③中要检验产物中有二氧化碳气体，则放入的药品是___________；实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，A瓶溶液的作用是_______，B瓶溶液的作用是_________，C瓶溶液的作用是______________。【答案】④②①③无水硫酸铜粉末澄清石灰水检验二氧化硫的存在除去气体中的SO2证明SO2气体已完全除尽【解析】【分析】（1）验证浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的各种产物时，先验证水，再验证SO2，最后验证CO2，据此分析；（2）该实验中用无水CuSO4检验H2O，品红溶液用于检验SO2，用澄清石灰水检验CO2；为防止SO2对CO2的检验造成干扰，在检验CO2前除尽SO2，据此分析；【详解】（1）验证浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的各种产物时，先验证水，再验证SO2，最后验证CO2，故答案为：④；②；①；③；（2）该实验中用无水CuSO4检验H2O，品红溶液用于检验SO2，用澄清石灰水检验CO2；实验时可观察到装置①的A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，是因为为防止SO2对CO2的检验造成干扰，在检验CO2前除尽SO2，故A瓶溶液用于检验二氧化硫的存在，B瓶溶液的用于除去气体中的SO2，C瓶中品红溶液用于检验SO2是否除尽。故答案为：无水硫酸铜粉末；澄清石灰水；检验二氧化硫的存在；除去气体中的SO2；证明SO2气体已完全除尽。【点睛】验证浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的各种产物时，注意检验的顺序是解题的关键，先验证水，再验证SO2，最后验证CO2。【例7】某化学小组欲进行如下实验探究金属与浓硫酸反应。试回答下列问题：(1)利用如图装置研究铜与浓硫酸反应，反应的化学方程式为___________。(2)C装置的作用是___________。(3)将上述实验中的铜改为铁，在常温下进行，无明显现象，其原因是___________。在加热条件下，实验的后一阶段可观察到倒立的漏斗边沿有气体冒出，该气体可能为___________。【答案】Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O吸收多余的SO2，防止污染空气，防倒吸在常温下，铁遇浓硫酸发生钝化氢气(或H2)【解析】【分析】本实验目的是探究金属与浓硫酸反应，实验原理是Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，装置A制备SO2，装置B验证SO2的还原性，SO2对环境有污染，必须尾气处理，装置C的作用是吸收尾气中SO2，防止倒吸，即X溶液为NaOH溶液，据此分析；【详解】(1)铜与浓硫酸反应需要加热，化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；故答案为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；(2)SO2是有毒气体，装置C中溶液可吸收多余的SO2，防止污染空气；SO2在水中溶解度较大，装置C中倒置漏斗可防倒吸；故答案为吸收多余的SO2，防止污染空气，防倒吸；(3)常温下，铁遇浓硫酸会发生钝化，阻碍反应的进行；加热条件下，铁与浓硫酸的反应能持续进行，反应后期，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应放出氢气；故答案为在常温下，铁遇浓硫酸发生钝化；氢气或H2。提分作业提分作业【练1】下列有关SO3的说法中正确的是A．标准状况下，1molSO3的体积约为22.4LB．SO3极易溶于水，且与水反应生成H2SO4C．将SO3加入BaCl2溶液无明显现象D．SO2在空气中易被氧化为SO3【答案】B【详解】A．标准状况下，SO3不是气体，不能用22.4L·mol－1，故A错误；B．SO3极易溶于水，能与水反应生成H2SO4，故B正确；C．SO3与水反应生成H2SO4，硫酸与BaCl2反应生成BaSO4↓，故C错误；D．二氧化硫与氧气在有催化剂、高温的条件下发生可逆反应生成三氧化硫，SO2在空气中不能直接被氧化为SO3，故D错误；故选B。【练2】硫酸是一种重要的化工原料，下列关于硫酸的说法中不正确的是A．硫酸可用于生产化肥、农药和炸药等B．硫黄和黄铁矿可以作为制备硫酸的原料C．工业制备硫酸时，SO2转化为SO3的反应需要在加热和催化剂存在的条件下进行D．反应生成的SO3可以用水直接吸收来制备硫酸【答案】D【解析】【详解】A．硫酸可用于生产化肥，如硫酸铵，生产农药，如制备硫酸铜来配制波尔多液，生产炸药，如制备TNT作催化剂，A项正确；B．硫黄或黄铁矿和氧气焙烧产生二氧化硫、二氧化硫和氧气反应产生三氧化硫、三氧化硫溶于水得硫酸，因此以硫黄或黄铁矿作为原料可用于制取硫酸，B项正确；C．工业制备硫酸时，SO2转化为SO3的反应在400-500℃、作催化剂的条件下进行，C项正确；D．三氧化硫极易溶于水，溶于水易形成酸雾，因此工业生产中用98.3%的浓硫酸来吸收SO3，D项错误；答案选D。【练3】如图所示，将浓硫酸滴至下列物质上，无明显现象的是（）A．蔗糖 B．铝片 C．胆矾 D．纯碱【答案】B【解析】【详解】A．浓硫酸有脱水性，会使蔗糖炭化变黑，A项错误；B．常温下，浓硫酸能使铝片钝化，故无明显现象，B项正确；C．浓硫酸有吸水性，使胆矾由蓝变白，C项错误；D．浓硫酸滴在纯碱上生成气体，D项错误。答案选B。【点睛】B项中，Al和浓硫酸发生钝化，发生了化学变化，但是没有明显现象。【练4】如图是与浓硫酸反应的实验装置。已知：铜片足量，浓硫酸（浓度为）为。下列有关判断正确的是（）A．装置中盛装的是浓硫酸，作用是干燥B．装置为安全瓶，防止装置中的液体倒吸入装置中C．品红溶液可检验生成的，碱性棉球的作用是吸收空气中的酸性气体D．装置的作用是收集【答案】D【解析】【详解】装置A为浓硫酸和铜加热制备SO2，装备B中有长颈漏斗，与外界大气相连，为安全瓶，如果发生堵塞，可以看到长颈漏斗导管中的液面上升，C为集气瓶，SO2密度大于空气，所以长管进气，D验证SO2的漂白性，碱性棉球的作用是吸收SO2防止其污染环境。A．装置B为安全瓶，可观察反应过程中装置是否堵塞，A项错误；B．装置C为集气瓶，用来收集，B项错误；C．碱性棉球的作用是吸收，防止其逸出，污染环境，C项错误。D．装置C为集气瓶，用来收集SO2，D项正确。答案选D。【练5】浓硫酸与下列物质作用时，既表现氧化性，又表现酸性的是()①红热的木炭②H2S气体③Cu④FeO⑤NH3⑥使木材炭化⑦CuSO4·5H2O⑧对铁、铝的钝化A．③④ B．①②⑤⑧ C．①②③④⑦ D．以上答案均不正确【答案】A【解析】【分析】硫酸中硫元素化合价降低，硫酸表现氧化性，有硫酸盐生成，硫酸表现酸性。①炽热的木炭与浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫；②H2S气体与浓硫酸反应生成硫和二氧化硫；③Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫；④FeO和浓硫酸反应生成硫酸铁和二氧化硫；⑤NH3与浓硫酸反应生成硫酸铵；⑥浓硫酸使木材炭化，浓硫酸表现脱水性；⑦CuSO4•5H2O与浓硫酸作用，浓硫酸表现吸水性；⑧铁、铝与浓硫酸发生钝化反应，浓硫酸表现强氧化性。【详解】硫酸中硫元素化合价降低，硫酸表现氧化性，有硫酸盐生成，硫酸表现酸性。①炽热的木炭与浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫，浓硫酸只表现氧化性；②H2S气体与浓硫酸反应生成硫和二氧化硫，浓硫酸只表现氧化性；③Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；④FeO和浓硫酸反应生成硫酸铁和二氧化硫，浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；⑤NH3与浓硫酸反应生成硫酸铵，浓硫酸只表现酸性；⑥浓硫酸使木材炭化，浓硫酸表现脱水性；⑦CuSO4•5H2O与浓硫酸作用，浓硫酸表现吸水性；⑧铁、铝与浓硫酸发生钝化反应，浓硫酸表现强氧化性。③和④既表现氧化性，又表现酸性，故选A。【练6】下列各组气体在通常情况下既能用浓硫酸干燥又能用碱石灰干燥的是（）A．、、 B．、、C．、、 D．、、【答案】C【解析】【详解】能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥，说明不和酸反应，也不和碱反应；A．不能用碱石灰干燥，A不符合题意；B．所有气体都不能用碱石灰干燥，B不符合题意；C．所有气体不与浓硫酸，也不与碱石灰反应，可以用它们干燥，C符合题意；D．、不能用碱石灰干燥，D不符合题意。答案选C。【练7】下列有关铜与过量浓硫酸反应的实验说法不正确的是A．喷有碱液的棉花是为了防止SO2污染环境B．将水注入反应后冷却的试管a中，溶液变为蓝色C．铜片表面先发黑，反应完全后试管a底部有白色固体D．反应的化学方程式是Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O【答案】B【解析】【分析】A.二氧化硫是有毒的大气污染物，二氧化硫有毒；B.浓硫酸具有吸水性；C.依据浓硫酸强氧化性和吸水性分析解答；D.铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；【详解】A.喷有碱液的棉花，可防止二氧化硫散失到空气中，造成大气污染，其作用是吸收过量的SO2，防止环境污染，A项正确；B.浓硫酸具有吸水性，使生成的硫酸铜过饱和而析出白色的固体，B项错误；C.浓硫酸强氧化性，铜被氧化生成氧化铜，表面先发黑，浓硫酸具有吸水性，使生成的硫酸铜过饱和而析出白色的固体，C项正确；D.铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，D项正确；答案选B。【点睛】B项是易错点易混点，解题时容易疏忽浓硫酸的吸水性可能带来的结果。【练8】下列说法正确的是A．向HClO溶液中通入SO2，生成H2SO4，证明H2SO4的酸性比HClO强B．SO2、H2S为含硫化合物，都可用浓硫酸干燥C．将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色D．蔗糖遇浓H2SO4后变黑，膨胀，最后产生刺激性气味气体，说明浓H2SO4具有酸性、氧化性和脱水性【答案】C【解析】【详解】A.要证明酸性的强弱，需要通过复分解反应，发生酸和盐生成新酸和新盐的反应，这样的反应一般符合强酸制弱酸的规律。向HClO溶液中通入SO2，生成H2SO4，发生的是氧化还原反应，HClO有强氧化性，把SO2氧化成硫酸，不能用氧化还原反应证明酸性的强弱，故A错误；B.SO2与硫酸为相邻价态，不发生氧化还原反应，可用浓硫酸干燥，H2S具有还原性，与浓硫酸发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥，故B错误；C.SO2具有漂白性，将SO2通入品红溶液反应生成不稳定的无色物质，溶液褪色后加热，生成的物质分解放出SO2，又恢复原色，故C正确；D.蔗糖遇浓H2SO4后变黑，体现浓硫酸具有脱水性，之后膨胀，最后产生刺激性气味气体，说明浓H2SO4氧化性，没有体现酸性，故D错误；答案选C。【练9】某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气。为了验证甲、乙两位同学的判断是否正确，丙同学设计了如图所示实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该装置略去)，试回答下列问题：（1）上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为_______________________________________。（2）乙同学认为还可能产生氢气的理由是____________________________________。（3）丙同学在安装好装置后，必须首先进行的一步操作是____________________________________。（4）A中加入的试剂可能是_______，作用是______________________；B中加入的试剂可能是_______，作用是______________________；E中加入的试剂可能是_______，作用是______________________。（5）可以证明气体X中