第15讲-硫酸(原卷版)

第15讲硫酸【学习目标】1．了解硫酸的物理性质、酸性以及浓硫酸脱水性、吸水性，了解浓、稀硫酸的性质差异。2．掌握浓硫酸的氧化性。3．认识化学工业与人类生活、社会可持续发展的关系4．掌握硫及其化合物间的转化关系5．了解酸雨的形成原因，认识其对生态的影响【基础知识】一、硫酸与硫酸根离子的检验1．稀硫酸的酸性（1）电离方程式：____________________________。（2）具有酸的通性（用离子方程式表示）①Zn：__________________________②CuO：__________________________③NaOH：__________________________④NaHCO3：__________________________2．浓硫酸的特性（1）吸水性：浓硫酸有强烈的吸水性，常用作______剂。（2）脱水性：浓硫酸能将物质中的氢、氧元素按______的比例脱去生成H2O。（3）强氧化性3．硫酸的用途（1）化学实验室中的重要试剂。（2）重要的化工原料。①制造化肥、农药、炸药、染料等②石油精炼、金属加工、浓硫酸作干燥剂等。4．SO42－的检验（1）正确操作流程（2）加足量稀盐酸酸化的目的是排除______、______、QUOTEO32-______等的干扰。二、酸雨及其防治1．酸雨的形成（1）概念：pH＜______的降雨。（2）形成酸雨的主要物质：____________。（3）SO2的来源：____________的燃烧。2．酸雨的危害（1）湖泊酸化；（2）土壤贫瘠；（3）森林大面积死亡；（4）饮用水中______元素含量增加。3．酸雨的防治措施（1）对______物质的排放加以控制。（2）改变______结构，开发______【考点剖析】考点一：浓硫酸和稀硫酸的区别例1．实验室中有没贴标签的浓H2SO4和稀H2SO4，某同学提出的下列鉴别方法不正确的是（）。A．分别取10mL溶液，质量大的是浓H2SO4，质量小的是稀H2SO4B．观察液体流动性，流动性好的是稀H2SO4，油状粘稠的是浓H2SO4C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液，逐渐变为白色粉末的是浓H2SO4，晶体溶解的是稀H2SO4D．常温下将Al片分别投入溶液，反应快速放出气体的是浓H2SO4，放出气体慢的是稀H2SO4【思维拓展】浓硫酸和稀硫酸的组成与性质比较物质组成性质浓硫酸稀硫酸电离情况H2SO4=2H++主要粒子H2SO4分子H+、、H2O颜色、状态无色黏稠油状液体无色液体化学性质三大特性：强氧化性、吸水性、脱水性酸的通性起氧化作用的元素分子中的电离出来的H+还原产物一般是SO2H2与非金属单质、H2S、HI、HBr等物质的反应情况加热时能氧化非金属单质，常温下能氧化H2S、HI、HBr均不能反应与Fe、Al的反应情况常温下将Fe、Al钝化，加热时能继续氧化发生置换反应氧化性的强弱情况氧化性强氧化性弱考点二：蔗糖炭化实验例2．（2021·湖南浏阳高一上期末）在烧瓶放20g蔗糖，依次加入少量水、20mL浓硫酸，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，烧瓶发烫，品红溶液颜色变淡。请回答：（1）仪器a的名称___________。（2）小试管盛装试剂___________。（3）浓硫酸与碳反应方程式__________________________________：（4）下列说法不正确的是_______。A．蔗糖变黑说明发生过程C12H22O11C+H2OB．品红颜色变淡说明SO2有漂白性C．上述实验体现浓硫酸的脱水性、吸水性和氧化性D．将气体依次通过饱和碳酸氢钠溶液、澄清石灰水，石灰水变浑浊证明含有CO2【思维拓展】浓硫酸的吸水性和脱水性1．吸水性（1）含义：浓H2SO4具有吸收水（如气体中、液体中的水分子，以及固体中的结晶水等）的性能。（2）原因：H2SO4分子与水分子可形成一系列稳定的水合物。（3）应用：用作干燥剂①能够干燥中性气体和酸性气体。如H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等。②不能干燥碱性气体（如NH3）和常温还原性气体（如H2S、HBr、HI）。2．脱水性（1）含义：浓H2SO4将有机物中的H原子和O原子按水的组成比（2∶1）脱去。（2）浓H2SO4能使蓝色石蕊试纸先变红后再变黑，是由于其具有强酸性和脱水性。（3）蔗糖脱水炭化①反应现象：蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭②反应过程：C12H22O11（蔗糖）12C+11H2O；C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O③体现性质：浓H2SO4的脱水性和氧化性考点三：浓硫酸的强氧化性例3．某同学设计下图装置进行铁和浓H2SO4反应的实验探究，请回答下列问题：（1）将16g铁粉放入烧瓶中，由分液漏斗放入20mL18mol/L的浓H2SO4，结果没有任何反应现象，原因是_______________________________，随后点燃A处酒精灯，就有气体产生了。（2）随着反应的进行，B中酸性KMnO4溶液颜色逐渐变浅（产物中有Mn2+），请用离子方程式表示：____________________________________________，C中品红溶液颜色始终没有变化。（3）当G处有持续稳定的气泡时，再点燃E处酒精灯，这样操作的原因是_______________________________________________________。（4）反应一段时间后，E、F处可观察到明显的现象，F处的实验现象_______________________________________________________。（5）为了确保实验的严谨性和F中现象的可信性，通常在F装置后再接一个装置G，则G中盛放的液体可以是___________。A．CaCl2溶液B．Ca（OH）2溶液C．浓硫酸D．CCl4（6）将amolFe与含bmolH2SO4的浓硫酸共热，假设按本题的过程进行反应，如果Fe与H2SO4均恰好完全反应，则生成的有：气体1是___________，其物质的量为_____mol，气体2是___________，其物质的量为____mol。【思维拓展】浓硫酸的强氧化性1．浓硫酸与金属单质反应（1）铝和铁与浓硫酸反应，条件不同，反应不同①Al、Feeq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(常温))钝化（表现强氧化性）②Al、Feeq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(加热))剧烈反应，生成硫酸盐和SO2气体（表现酸性和强氧化性）（2）Au、Pteq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(加热))不反应（3）氢前的活泼金属（如Zn）与浓硫酸常温反应，先放出SO2气体，后放出H2①Zn+2H2SO4（浓）ZnSO4+SO2↑+2H2O（表现酸性和强氧化性）②Zn+H2SO4（稀）ZnSO4+H2↑（表现酸性和氧化性）（4）氢后的不活泼金属（如Cu）与浓硫酸加热反应，先放出SO2气体，后反应停止①化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O（表现酸性和强氧化性）②离子方程式：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O（不能拆）2．浓硫酸与碳等非金属单质加热反应（1）过程：Ceq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(加热))先放CO2和SO2气体，后反应停止（2）反应：C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O（表现强氧化性）3．浓硫酸与还原性化合物反应：浓H2SO4eq\o(→,\s\up7(S(-2)、I－、Fe2+、Br－),\s\do5(强还原剂))SO2（1）H2S+H2SO4（浓）S+SO2↑+2H2O（表现强氧化性）（2）2HI+H2SO4（浓）I2+SO2↑+2H2O（表现强氧化性）（3）2NaBr+2H2SO4（浓）Na2SO4+Br2↑+SO2↑+2H2O（表现酸性、强氧化性）（4）2FeO+4H2SO4（浓）Fe2（SO4）3+SO2↑+4H2O（表现酸性、强氧化性）考点四：酸雨的形成及防治例4．（2021•广东中山高一上期末检测）（1）大气中SO2含量过高会导致雨水中含有_________（填化学式）而危害植物和建筑物。工厂排放的SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3，反应的化学方程式为____________________________。（2）氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，同时制得硫酸铵。主要的工艺流程如图所示：吸收塔中发生反应的化学方程式是____________________________。（3）SO2是空气质量报告的指标之一，可用SO2还原KIO3生成I2的反应测定空气中SO2含量，每生成0.01molI2，参加反应的SO2为_______mol。【思维拓展】工业上吸收废气中SO2气体的方法（1）生石灰固硫法CaO+SO2CaSO3，2CaSO3+O22CaSO4（2）石灰乳洗涤法Ca（OH）2+SO2CaSO3↓+H2O，2CaSO3+O22CaSO4（3）氨水脱硫法SO2+2NH3·H2O（NH4）2SO3+H2O，SO2+NH3·H2ONH4HSO3（NH4）2SO3+H2SO4（NH4）2SO4+SO2↑+H2O2NH4HSO3+H2SO4（NH4）2SO4+2SO2↑+2H2O考点五：硫酸根离子的检验例5．（2021·泰安高一检测）比较下述实验方案，能判断溶液中一定含有SO42－的事实是（）。A．取少量试样溶液，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成B．取试样溶液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解C．取少量试样溶液，加入Ba（NO3）2溶液，有白色沉淀生成D．取少量试样溶液，加入足量盐酸，无沉淀产生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成【思维拓展】SO42－的检验1．正确操作2．杂质离子的干扰（1）Ag+干扰盐酸酸化能防止Ag+干扰，因为Ag++Cl－AgCl↓。（2）CO32－、SO32－、PO43－干扰因为BaCO3、BaSO3、Ba3（PO4）2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中（如BaCO3+2H+H2O+CO2↑+Ba2+）。【特别提醒】检验SO42－时，必须用酸酸化但不能用HNO3酸化，因硝酸能将SO32－氧化成SO42－。【过关检测】一、选择题1．（2021·福建师大附中高一上期中）下列对酸雨的叙述不正确的是（）。A．酸雨是指pH＜5.6的雨水B．化石燃料的过度使用是酸雨形成的主要原因C．飘尘在酸雨的形成过程中起到氧化剂的作用D．开发新能源是控制酸雨的重要措施之一2．（2020•上海学业考试真题）常温下，将铁片放到浓硫酸中，下列叙述正确的是（）。A．溶液呈黄色B．铁片变轻C．铁片表面产生大量气泡D．铁片表面产生致密的氧化膜3．检验某未知溶液中是否含有SO42－的下列操作中，合理的是（）。A．先加硝酸酸化，再加氯化钡溶液B．先加硝酸酸化，再加硝酸钡溶液C．先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液D．先加盐酸酸化，再加硝酸钡溶液4．条件的改变可能会对化学反应产生影响。下列在一定条件下，一种反应物过量，另一种反应物仍不能完全反应的是（）。A．过量的氢气与氧气B．过量的浓盐酸与二氧化锰C．过量的铜与浓硫酸D．过量的锌与18mol·L－1硫酸5．浓硫酸对皮肤粘膜具有很强的腐蚀性，使用时慎用。下列事实与浓硫酸表现出的性质（括号中）对应关系正确的是（）。A．在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大（难挥发性）B．在加热条件下铜与浓硫酸反应（强氧化性、酸性）C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成（吸水性）D．浓硫酸可用来干燥某些气体（脱水性）6．（2018·海南高考）用浓硫酸配制稀硫酸时，不必要的个人安全防护用品是（）。A．实验服B．橡胶手套C．护目镜D．防毒面罩7．下列可用浓H2SO4干燥的气体有：①H2；②SO2；③H2S；④Cl2；⑤NH3；⑥HCl；⑦CO2；⑧HBr；⑨CO（）。A．①②④⑥⑧⑨B．①②④⑥⑦⑨C．①②④⑥⑦⑧D．全部8．（2021·北京丰台区高一上期末）下列实验所得结论不正确的是（）。实验Ⅰ实验Ⅱ实验Ⅲ产生大量无色气体铁片表面迅速变暗，之后无明显变化加热后产生大量无色有刺激性气味的气体A．实验Ⅰ中气体是H2B．实验Ⅱ中没有发生化学反应C．实验Ⅲ中气体是SO2D．浓度、温度影响实验现象9．（2021·江苏无锡高一上期末）下列离子方程式书写正确的是（）。A．氯化铁溶液中通入硫化氢，有淡黄色沉淀生成：Fe3++H2S＝Fe2++2H++S↓B．过量的SO2通入NaOH溶液中：SO2+2OH－＝SO32－+H2OC．铜片在加热条件下与浓硫酸反应：Cu+SO42－+4H+Cu2++SO2↑+2H2OD．SO2使溴水褪色：SO2+Br2+2H2O＝SO42－+2Br－+4H+10．利用Cu和浓硫酸反应，制备并检验SO2，下列装置正确的是：①制备SO2；②检验和收集SO2；③稀释反应后溶液（）。A．①②B．②③C．②D．③11．实验室有一瓶固体M的标签右半部分已被腐蚀，剩余部分只看到“Na2SO”字样。已知固体M只可能是Na2SO3或Na2SO4。若取少量固体M配成溶液，下列试剂不能用于鉴定M的是（）。A．Ba（OH）2溶液B．稀盐酸C．稀硫酸D．酸性KMnO4溶液12．酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如下：下列有关说法错误的是（）。A．光照能引发酸雨的形成B．所涉及的变化均为氧化还原反应C．污染空气能加快酸雨的形成D．优化能源结构能有效遏制酸雨污染13．（2021·广东省广州市高一上学期期末）部分含硫物质的分类与相应的化合价关系如图，下列推断不合理的是（）。A．b可与f反应生成aB．b既可被氧化，也可被还原C．酸雨包括e→d的转化D．d的浓溶液与Cu反应可生成c14．（2021·安徽安庆高一期末检测）二氧化硫的减排与回收已成为环保领域急需解决的重大课题，某研究团队提出如下还原脱硫流程：下列说法错误的是（）。A．“脱硫塔”反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1B．S2、S4、S6和S8互为同素异形体C．“再生塔”需将CaSO4和煤粉碎处理，使其充分接触D．M可以循环使用15．将3.2gCu投入100mL稀硫酸中加热，没有明显变化，若边加热边缓缓加入一定量H2O2，金属Cu逐渐溶解，则下列说法正确的是（）。A．反应过程中有刺激性气味的气体生成B．H2O2对Cu和稀硫酸的反应起催化作用C．若Cu和硫酸恰好完全反应，则稀硫酸的物质的量浓度为0.5mol/LD．反应中硫酸既表现出酸性有表现出氧化性二、非选择题16．形成酸雨的原理之一可简单表示如下：回答下列问题：（1）酸雨的pH________5.6（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）D物质的化学式为________。（3）反应②的化学方程式为________________________________________。（4）现有某地含C酸雨水样1m3，其中c（H+）＝0.005mol·L－1，若用生石灰处理该水样至中性，理论上需生石灰________kg。17．在下述转化关系中，已知B、D都是淡黄色固体，且A与D为单质，并可反应生成离子化合物。试回答：（1）G的化学式为________；（2）写出B的阴离子的化学式______________。（3）写出B+水→C的化学反应方程式_______________________。（4）B和E反应也可生成H，则该反应的化学方程式为________________。18．（2021·广州高一检测）已知铜和浓硫酸可以在加热条件下发生如下反应（反应方程式已配平）：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+A↑+2H2O。试通过计算和推理完成下面的空白：（1）A物质可以导致酸雨的形成。A应该属于________（用字母代号填写）。a．酸b．碱c．盐d．酸性氧化物e．碱性氧化物（2）A物质可以使酸性KMnO4溶液褪色，此反应中________（填写化学式，下同）失去电子，氧化剂是________。（3）足量的铜片与10mL18mol·L－1的浓硫酸充分反应，如果该反应过程中转移了0.1mol电子，生成的CuSO4的物质的量为________mol，生成的A气体在标准状况下体积为________L（假设气体全部逸出）。（4）计算：将反应后得到的溶液与足量Ba（OH）2溶液混合，充分反应。反应后所得沉淀的质量为________g。19．（2021·浙江嘉兴高一检测）某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用如图所示的装置进行实验：请回答下列问题：（1）B是用来收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请将装置图补充完整。（2）实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol·L－1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应停止，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组中的同学认为还有一定量的硫酸