2017-2018学年高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第一单元 含硫化合物的性质和应用（第2课时）硫酸的制备和性质教学案 苏教版必修1

1、第二课时 硫酸的制备和性质课标要求1了解工业硫酸的制备方法。2了解浓硫酸的物理性质并掌握浓硫酸的化学特性。1工业制硫酸发生的三个反应的化学方程式：4FeS211O22Fe2O38SO2(SO2SO2)；2SO2O2 2SO3；SO3H2O=H2SO4。2稀硫酸具有酸的通性；浓硫酸具有三大特性：吸水性、脱水性和强氧化性。3. 浓H2SO4在与Cu、C的反应中，作氧化剂，被还原为SO2，化学方程式为Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O、C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O。1硫酸的制备(1)古代制法加热胆矾(CuSO45H2O)或绿矾(FeSO47H2O)制取硫酸。(2)现代工

2、业制法接触法三原料三设备三阶段三反应硫黄或含硫矿石、空气、98.3%的浓硫酸沸腾炉SO2的制取和净化4FeS211O22Fe2O38SO2接触室SO2氧化成SO32SO2O22SO3吸收塔SO3的吸收SO3H2O=H2SO42稀硫酸的性质(1)硫酸的电离H2SO4是二元强酸，在水中的电离方程式为H2SO4=2HSO。(2)酸的通性写出稀H2SO4发生下列反应的离子方程式：与Fe反应：Fe2H=Fe2H2，与CuO反应：CuO2H=Cu2H2O，与Ba(OH)2反应：Ba22OH2HSO=BaSO42H2O，与Na2CO3反应：CO2H=CO2H2O，与BaCl2反应：Ba2SO=BaSO4。1

3、在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是()A从处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式B从处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积C从处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气D从处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸解析：选C首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的，即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下，而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。2小强同

4、学为了区别稀硫酸与稀盐酸，设计了如下图所示的四组实验方案，其中能达到目的的是()解析：选CA中都会产生气泡不能区别；B中溶液都能变为红色不能区别；C中硫酸中会产生沉淀，而盐酸则不能产生沉淀；二氧化碳不能和酸反应，因此D中没有明显现象。3下列物质的变化中，加入稀硫酸不能一步实现的是()AZnZnSO4BCuOCuSO4C块状大理石制取大量CO2DBa(OH)2BaSO4解析：选C块状大理石与硫酸反应时，由于生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面，阻止了硫酸与CaCO3的进一步反应，故不能用大理石与稀H2SO4反应制取大量CO2。1浓硫酸的三大特性(1)吸水性实验探究：实验操作实验现象实

5、验结论蓝色晶体变成白色粉末CuSO45H2OCuSO45H2O 浓硫酸具有吸水性含义：浓硫酸能够吸收气体，液体中的水分子及固体中的结晶水。应用：浓硫酸常用作干燥剂，如干燥与其不反应的气体。(2)脱水性实验探究：实验操作实验现象实验结论蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭品红溶液褪色浓硫酸具有脱水性和强氧化性，且能氧化碳单质，本身被还原含义：浓硫酸能把有机物中的氢氧元素按水的原子组成比脱去，常常剩余黑色的炭。应用：在有些反应中作脱水剂，如CH2O2COH2O。(3)强氧化性与金属的反应：浓硫酸能与绝大多数金属发生反应，如与铜反应实验操作实验现象铜片慢慢溶解铜片表面有气泡逸出品红溶液逐

6、渐变为无色把反应试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色实验结论浓硫酸具有强氧化性Cu和浓硫酸反应的化学方程式：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O常温下，冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化。与非金属的反应：加热时与木炭反应的化学方程式为C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O。2硫酸的用途化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗。特别提醒稀释浓H2SO4的方法是把浓H2SO4沿玻璃棒(或器壁)慢慢注入水中而不是把水注入浓硫酸中。1浓硫酸与蔗糖的反应中，表现了浓硫酸的哪些性质？提示：表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性。2铜与浓硫酸反应的实验中，如何证明H2SO4的还原

7、产物是SO2？哪些措施可以减少(或消除)SO2对环境的污染？提示：将产生的气体通入品红溶液中，若品红溶液褪色，加热后又会恢复红色，则证明产生的气体是SO2。用可抽动的铜丝代替铜片，可控制反应的进行，从而减少SO2的产生量；多余的SO2可用NaOH溶液吸收，以免污染环境。3浓硫酸有强氧化性，常温下应如何储运浓硫酸？提示：因常温下，浓H2SO4能使Fe、Al“钝化”，故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。1浓硫酸吸水性、脱水性的区别由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。2浓硫酸的强氧化性(1)本质浓硫酸具有强氧化性，是因为H2SO4分子中6价的硫元素具有很强的得电子能力。稀硫酸的氧化性表

8、现在溶液中的H得电子被还原。因H2SO4分子中6价硫氧化性H，故浓硫酸比稀硫酸氧化性强。(2)反应规律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。常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸浓度变小后，生成的气体为H2。与不活泼金属和非金属反应的规律。a反应需要加热，否则不反应。b还原产物一般是SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。c浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。d随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一

9、旦变为稀硫酸，反应即停止。与具有还原性的化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。1下列事实与原因(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(浓硫酸具有难挥发性)B向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象，再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀(样品溶液中含有SO)C蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)D浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)解析：选B在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性；向样品溶液中加入稀盐酸，没有任何现象，说明一定没有Ag，再加入少量BaCl2溶液，生成白色沉淀，此时溶液为酸性，而BaSO4

10、既不溶于水也不溶于酸，则白色沉淀为BaSO4，溶液中含有SO；蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性；浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的强酸性。2将下列现象与硫酸所表现出来的性质连接起来。(1)浓硫酸使铁、铝钝化(2)浓H2SO4滴在纸上，使纸变黑(3)浓H2SO4干燥SO2气体(4)锌粒放入稀H2SO4中有气体放出(5)盛有浓H2SO4的烧杯敞口放置一段时间后，质量增加(6)把木炭放入热的浓H2SO4中有气体放出答案：(1)D(2)C(3)B(4)A(5)B(6)D三级训练节节过关1下列叙述正确的是()A浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨

11、气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B浓硫酸与单质碳反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性C把足量铜粉投入到含H2SO4 2 mol的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4 LD常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸，是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化解析：选DA项，浓硫酸可作干燥剂，但由于其具有强氧化性和酸性，故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(如NH3)；B项，浓硫酸与S、C等非金属单质反应时，由于没有盐生成，故只显强氧化性；C项，Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度逐渐降低，当变为稀硫酸时，反应自行停止，

12、故产生的SO2不足22.4 L。2下列叙述或操作中正确的是()A浓硫酸能使硫酸铜晶体失去结晶水，体现了浓硫酸的脱水性B浓硫酸对有机物的腐蚀性是浓硫酸脱水性和强氧化性的综合体现C浓硫酸具有氧化性，稀硫酸无氧化性D浓硫酸不慎沾到皮肤上，应立即用布拭去，再涂上稀NaOH溶液解析：选B浓硫酸使硫酸铜晶体失去结晶水体现浓硫酸的吸水性，A错误；稀硫酸中的H具有氧化性，C错误；NaOH本身具有强腐蚀性，不能涂在皮肤上中和消除浓硫酸的腐蚀作用，D错误。3.用右图所示实验装置(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上下移动中铜丝可控制SO2的量B中选用品红溶液验证SO2的生成C中选

13、用NaOH溶液吸收多余的SO2D为确认CuSO4生成，向中加水，观察颜色解析：选D注意审题“过量浓硫酸”，所以向中加水可能发生危险，应待反应液冷却后，慢慢倒入盛水的小烧杯中，并不断搅拌，观察颜色。4.浓硫酸和2 molL1的稀硫酸，在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如图所示，分析a、b曲线变化的原因是()Aa升华、b冷凝Ba挥发、b吸水Ca蒸发、b潮解Da冷凝、b吸水解析：选B在两种溶液中都存在吸水和水分的挥发两个过程，只不过在浓硫酸中以吸收水分为主，溶液质量增加；而2 molL1的稀硫酸中以水分挥发为主，质量减小。5在试管中放入一块铜片，注入一定体积的浓硫酸，给试管加热，使之反应

14、。(1)若铜片还有剩余，硫酸_消耗完毕(填“已”或“没有”)。其理由是_。设计一个实验证明你的结论，写出你所设计实验的反应原理(用化学方程式表示)_。(2)欲观察生成的CuSO4溶液的颜色，应采取的操作是_。(3)用一定量的废铜屑制取胆矾，有两种方法：第一种是取铜与浓硫酸直接反应；第二种是先将铜在空气中加热，使之生成CuO，再与稀硫酸反应，其中_种方法好，理由是_。解析：(1)浓硫酸随着反应的进行，浓度变小，稀硫酸与铜不反应。利用稀H2SO4可以与金属活动顺序表中H前的金属反应，可用一种较活泼金属投入反应后溶液中，看是否发生反应来证明硫酸是否消耗完毕。(2)要观察CuSO4溶液颜色，可将反应后

15、的液体慢慢注入水中，边加边搅拌。(3)第二种方法好，因为既节省了硫酸，又不会产生污染大气的SO2气体。答案：(1)没有因随反应Cu2H2SO4(浓)CuSO42H2OSO2的进行，硫酸浓度变小，而稀H2SO4与Cu不反应，故H2SO4不会耗完ZnH2SO4=ZnSO4H2(或CuOH2SO4=CuSO4H2O)(2)将反应后的液体慢慢注入水中，边加边搅拌，然后观察颜色(3)第二既节省H2SO4又防止产生SO2造成污染1下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中，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都能作为气体干燥剂D硫元素的化合价都是6价解析：选D常温时浓硫酸使铁钝化；

16、铜与稀硫酸在常温和加热时都不反应；浓硫酸有吸水性，可以作干燥剂，稀硫酸不能作干燥剂。2常温下，可以用铁或铝制的容器贮存浓硫酸，下列叙述中，错误的是()A常温下，浓硫酸与铁、铝不反应B贮存浓硫酸的容器要密封，因为浓硫酸容易吸收空气中的水蒸气C贮存浓硫酸的容器应远离热源D常温下，浓硫酸可以使铁或铝钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止了反应的继续进行解析：选A常温下，浓硫酸可在Fe、Al等金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，体现其强氧化性。3区别浓硫酸和稀硫酸，既简单又可靠的方法是()A各取少许溶液分别放铜片B分别与石蕊溶液作用C用玻璃棒各蘸取少许涂在纸上D各取少许溶液分别放入铝片解析：选C区别浓、稀硫酸

17、，可利用浓硫酸的脱水性，将其涂在纸上，浓硫酸会使纸炭化而发黑。4浓硫酸在使下列物质的转化中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是()ACuCuSO4BCCO2CNaClNa2SO4 DFe2O3Fe2(SO4)3解析：选A反应Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O中，一部分硫元素化合价降低，一部分硫元素化合价不变，所以浓硫酸既表现了酸性，又表现了氧化性。C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O中硫元素化合价降低；Fe2O33H2SO4(浓)=Fe2(SO4)33H2O中硫元素化合价不变。5向50 mL 18 molL1硫酸中加入足量的铜片并加热。充分反应后，被还原硫酸的物质的量()A小于

18、0.45 molB等于0.45 molC在0.45 mol和0.90 mol之间D大于0.90 mol解析：选A 根据化学方程式Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O，若有2 mol硫酸参加反应，就有1 mol硫酸被还原：2H2SO4SO2(被还原)H2SO4。对50 mL 18 molL1的硫酸来说，应该有0.45 mol硫酸被还原，但随反应的进行硫酸的浓度逐渐变小，稀硫酸不与Cu反应，因此被还原硫酸物质的量小于0.45 mol。6下列变化中能证明硫酸中硫元素显氧化性的是()A稀硫酸使紫色石蕊溶液变红B稀硫酸与锌反应制取氢气C浓硫酸与木炭反应生成二氧化硫D稀硫酸与纯碱反应解析：选CB

19、中体现了H的氧化性，A、D为非氧化还原反应，C中S元素的化合价由6价降到4价，体现了S元素的氧化性。7向盐酸中加入浓H2SO4时，会有白雾生成，不是导致产生该现象的原因的是()A浓H2SO4具有脱水性B浓H2SO4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的升高而降低解析：选A浓硫酸具有吸水性且溶于水放热，加快了盐酸中HCl气体的挥发。8下列各实验相应操作、实验现象及原因解释或推论合理的是()选项操作现象解释或推论A铁片投入浓硫酸无明显变化常温下铁不与浓硫酸反应B将浓硫酸滴到白纸上白纸变黑浓硫酸强氧化性导致纸张中的纤维素炭化C二氧化硫通入溴水溴水褪色说明二氧化硫具有漂白性D湿润红色石蕊

20、试纸检验某气体试纸变蓝该气体是氨气解析：选D常温下，铁在浓硫酸中钝化，A不正确；浓硫酸使白纸变黑是由于浓硫酸的脱水性使纤维素炭化，B不正确；二氧化硫通入溴水发生氧化还原反应溴水褪色，二氧化硫表现为还原性，C不正确；使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体只有NH3，D正确。9.如图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为45，化合物D是重要的工业原料。(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：_。(2)写出B C的化学方程式：_。(3)写出一个由D生成B的化学方程式：_。解析：固态单质A能与空气中的氧气反应生成气体

21、物质B，则A可能为C或S等，假定为S，则B为SO2，C为SO3，它们的相对分子质量之比为648045，恰好与题意相符(同时也证明A不是C)，则D为H2SO4，它是一种重要的工业原料，与题意也相符，进一步证明A为S，E为H2SO3。答案：(1)H2SH2S(或写成可逆反应)(2)2SO2O22SO3(3) C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O 或Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O10为了验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，选用下图所示仪器(内含物质)组装成实验装置：(1)如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是(填各接口字母)：_接_，_接_，_接_。(2)仪器乙、丙应

22、有怎样的实验现象才表明已检验出CO2?乙中_，丙中_。(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是_。(4)写出甲中反应的化学方程式：_。解析：(1)木炭与浓硫酸反应生成CO2、SO2和水，由于SO2也能使澄清石灰水变浑浊，所以在检验CO2之前首先要除去SO2，SO2具有还原性，可以用酸性高锰酸钾溶液氧化而除去。为验证是否除尽需要再通过品红溶液检验，所以连接上述装置的正确顺序是A、F、E、C、D、B；(2)根据以上分析可知乙中出现白色沉淀，而丙中品红未褪色时，即可表明已检验出CO2；(3)根据以上分析可知，丁中酸性KMnO4溶液的作用是吸收SO2；(4)甲中反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)CO2

23、2SO22H2O。答案：(1)AFECDB(2)出现白色沉淀品红未褪色(3)吸收SO2(4)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O1某研究小组成员设计鉴别浓硫酸和稀硫酸的如下方案，不合理的是()选项操作结论A将火柴梗伸入溶液中变黑者为浓硫酸B加入金属铝片产生刺激性气味者为稀硫酸C分别加入到盛水的试管中放热者为浓硫酸D加到CuSO45H2O晶体中变白者为浓硫酸解析：选B向稀H2SO4中加入金属铝片后，产生无色无味气体，B错误。2在含有2 mol H2SO4的浓硫酸中加入足量锌粉，使其充分反应，则下列推断中错误的是()放出的气体中除SO2外还有H2只放出SO2气体，其物质的量为1 mol反应结

24、束时转移电子的物质的量可能为4 molA BC D解析：选C浓硫酸具有强氧化性，与锌反应放出SO2气体；随着硫酸的消耗，浓硫酸变成稀硫酸，与锌反应生成氢气。据Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O可知：每消耗1 mol硫酸转移1 mol电子；据ZnH2SO4=ZnSO4H2知：每消耗1 mol硫酸转移2 mol电子，因此反应结束时转移电子的物质的量小于4 mol。3一定量的Cu粉与浓H2SO4共热产生SO2气体的体积为2.24 L(标准状况下)，则下列情况不可能的是()A加入Cu的质量为6.4 gB加入浓H2SO4中含溶质为0.2 molC加入Cu的质量大于6.4 gD加入浓H2SO

25、4中含溶质多于0.2 mol解析：选B随反应进行，浓H2SO4会变为稀H2SO4，稀H2SO4在加热条件下难与Cu反应产生SO2。4将足量的铜片与100 mL 18 molL1浓硫酸加热充分反应，收集到标准状况下的SO2气体V L，下列对此反应的有关说法中错误的是()A该反应体现了浓硫酸的酸性和强氧化性B反应结束后两种反应物均有剩余C被还原的硫酸为 molD参加反应的Cu为0.9 mol解析：选D浓硫酸可以和铜发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不能发生反应。当浓硫酸变为稀硫酸时反应停止。反应过程中浓硫酸逐渐变稀，因此反应结束后铜和稀硫酸均有剩余，则参加反应的n(Cu)0.1 L18 molL10.

26、9 mol；被还原的硫酸应依据生成的SO2来算，可得被还原的硫酸的物质的量n(H2SO4)n(SO2) mol。综上所述，故D项错误。5下列反应中，浓硫酸既表现强氧化性，又表现酸性的是()2NaCl(固)H2SO4(浓)Na2SO42HClC2H2SO4(浓)CO22SO22H2OCu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O2FeO4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3SO24H2OABC D解析：选B金属、金属氧化物(具有变价的金属元素处于低价态)与浓H2SO4反应时，浓H2SO4既表现强氧化性又表现酸性；非金属与浓H2SO4反应时，浓H2SO4只表现强氧化性。6在下图所示的实验装置中，实

27、验开始一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是()A中苹果块会干瘪B中胆矾晶体表现有“白斑”C中小试管内有晶体析出D中pH试纸变红解析：选D浓硫酸具有吸水性，能够吸收空气中的水蒸气。苹果块中散发的水分、胆矾风化产生的水、饱和KNO3溶液挥发产生的水分都被浓硫酸吸收，从而导致苹果块变干瘪、胆矾表面失水而出现不带结晶水的无水CuSO4，饱和KNO3溶液失水而有晶体析出，浓硫酸中不能电离出H，因此pH试纸不会变红，但会被炭化而变黑。7在化学课上围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究，将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入浓硫酸，生成黑色物质。请回答下列问题：(1)生成的黑色物质(单质)

28、是_(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是_(填化学式)，反应的化学方程式为_。(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有_(填字母)。A酸性 B吸水性C脱水性 D强氧化性(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液中，可以看到品红溶液_，说明这种气体具有_性；将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸，请写出该反应的化学方程式：_。(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体？_(填“能”或“不能”)，若不能，请填写两种能鉴别的试剂_。解析：(1)浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖炭化，所以生成的黑色物质(单质)是C。(2)浓硫酸具有强氧化性，能与炭反应生成CO2、SO2和水，其中SO2气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，该反应的化学方程式为C2H2SO4(浓),CO22SO22H2O。(3)