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1、 第第5章章 化工生产中的重要非金化工生产中的重要非金属元素属元素 第第一一节节 硫及其化合物硫及其化合物第第2课时硫酸硫酸 硫酸根离子的硫酸根离子的检验导入硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等,工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。硫酸的产量被视为一个国家无机化工工业发展水平的标志。一、硫酸的工业制法、物理性质已知黄铁矿的主要成分为FeS2,根据下面的转化图,你能书写出发生的化学反应方程式吗?点燃S+O2 SO2或4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2高温2SO2+O2 2SO3SO3+H2O H2SO4一、硫酸的工业制法、物理性质工业制
2、备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3,是因为SO3与 H2O剧烈反应,且放出大量的热,易产生酸雾而影响SO3的吸收。一、硫酸的工业制法、物理性质浓硫酸的物理性质：(1)色态:无色、黏稠的油状液体。(2)沸点:沸点高,是难挥发酸、高沸点酸。(3)密度:密度大,是高密度酸。(4)溶解性:跟水以任意比互溶,且溶解时放出大量热。一、硫酸的工业制法、物理性质1.常用的浓硫酸质量分数为98%,密度为1.84g/cm3,物质的量浓度是18.4mol/L。2.浓硫酸的稀释:酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅。二、硫酸的化学性质1.硫酸是一种二元强酸,具有酸的通性。稀硫酸溶于水完全电离,其电离方程式为
3、H2SO4 2H+SO42-二、硫酸的化学性质播放视频“浓硫酸的吸水性”。二、硫酸的化学性质观察、记录实验现象,分析得出实验结论。实验操作(1)取两培养皿,其中一个加浓 H2SO4;(2)将两烧杯放在热水上,使水蒸气凝结在烧杯内壁;(3)将烧杯倒扣在培养皿上取胆矾晶体分别放在两个培养皿中,向其中的一个培养皿中加浓 H2SO4实验现象实验结论实质装浓 H2SO4 的培养皿中的烧杯内壁变得透明,另一个烧杯无明显变化加入浓 H2SO4 的培养皿中,胆矾颜色变浅,甚至变为白色浓 H2SO4 吸收空气中的水蒸气浓 H2SO4 吸收结晶水,CuSO45H2O CuSO4+5H2O浓H2SO4物理变化化学变
4、化二、硫酸的化学性质浓硫酸有吸水性:浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水。浓硫酸可作干燥剂,可以干燥哪些气体,不能干燥哪些气体?浓硫酸可以干燥的气体有:酸性气体(如 CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如 O2、N2、CO等)。浓硫酸不可以干燥的气体有:碱性气体(如NH3等)和某些还原性气体(如 HBr、HI、H2S等)。二、硫酸的化学性质从硫酸中硫元素的化合价角度分析硫酸可能具有的化学性质有哪些,如何利用实验进行验证呢?播放视频“浓硫酸与蔗糖的反应”。二、硫酸的化学性质实验操作向烧杯中加入约1/4体积蔗糖,加入少量蒸馏水,加入约15mL浓硫酸,用玻璃棒搅拌均匀,观察现象实验现
5、象反应原理实质蔗糖由白变黑;蔗糖的体积显著膨胀,呈疏松海绵状;有刺激性气味气体生成;放出大量的热浓硫酸把有机物中的氢、氧原子按个数比21脱去浓硫酸具有脱水性:浓硫酸能将能蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢和氧按水的组成比脱去。二、硫酸的化学性质小试牛刀蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,蔗糖(C12H22O11)变黑说明有_生成,体现了浓硫酸的_性;体积膨胀,呈疏松多孔状,说明有_产生,刺激性气味的气体可能是_,说明碳可能和浓硫酸发生了反应,体现了浓硫酸的_性。碳脱水气体SO2氧化二、硫酸的化学性质演示实验:浓硫酸与铜的反应。实验装置图实验步骤(1)在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成
6、螺旋状的铜丝。在试管中加入2mL浓硫酸,塞好橡胶塞,使铜丝与浓硫酸接触;(2)加热,将产生的气体通入品红溶液,观察实验现象;(3)向外拉铜丝,终止反应。冷却后,将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管中,观察溶液的颜色二、硫酸的化学性质实验现象实验结论化学方程式(1)铜丝表面变黑,有气泡生成;(2)品红溶液逐渐变为无色;(3)试管里的物质慢慢倒入水中,溶液呈蓝色在加热条件下,Cu与浓硫酸反应生成SO2、CuSO4 和 H2O二、硫酸的化学性质在加热条件下,Cu与浓硫酸反应,生成硫酸铜、二氧化硫和水。在反应中,浓硫酸氧化了铜,自身被还原成二氧化硫。浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂。在加热时,浓硫酸
7、也能与木炭发生反应,生成二氧化碳、二氧化硫和水,反应的化学方程式:二、硫酸的化学性质浓硫酸具有强氧化性:二、硫酸的化学性质小试牛刀用足量的铜片与含2 mol H2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到 1 mol SO2?如果把铜片换为锌片,得到什么气体?请说明理由。不能。随着反应的进行,硫酸浓度降低到一定程度后,与铜不再反应。如果把铜片换为锌片,会得到SO2和 H2的混合气体,因为浓硫酸和锌反应生成SO2,浓硫酸变成稀硫酸后,锌和稀硫酸反应生成 H2。二、硫酸的化学性质1.浓硫酸和金属、非金属反应的规律(1)浓硫酸与金属反应时,既表现出酸性又表现出强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
8、(2)浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时,随着反应的进行,浓硫酸浓度减小,一旦变为稀硫酸,就不再与不活泼金属反应。(3)浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时,开始浓硫酸表现出强氧化性,生成二氧化硫气体;当浓硫酸变为稀硫酸时,则表现出酸性,生成的气体为氢气二、硫酸的化学性质2.浓硫酸吸水性、脱水性的区别性质吸水性脱水性原理区别作用对象变化类型应用浓硫酸吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水浓硫酸把有机物中氢、氧元素按水的组成比脱去物质中含有 H2O物质中不含 H2O,只含有氢元素和氧元素含有水分子或结晶水的物质一般为含氢、氧元素的有机物物理变化、化学变化化学变化作干燥剂三、常见的硫酸盐阅读教材相关内容
9、,了解常见的硫酸盐。(1)硫酸钙:石膏(CaSO42H2O)熟石膏(2CaSO4H2O)CaSO4 主要用于制作模型和医用石膏绷带,调节水泥的硬化速率。(2)硫酸铜:白色粉末CuSO4 结合水变成蓝色晶体CuSO45H2O,俗称胆矾。CuSO4 主要用于检验水的存在,胆矾与石灰乳混合制备波尔多液。(3)硫酸钡:又称重晶石,不溶于水和酸,且不易被X射线透过。BaSO4 主要用作消化系统X射线检查的内服药剂,即“钡餐”。三、常见的硫酸盐小试牛刀下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质?请将答案的序号分别填在横线上。强酸性 强氧化性 高沸点、难挥发性 脱水性 吸水性(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下
10、制氯化氢气体_。(2)用磷矿物(主要成分是磷酸钙)和硫酸反应制磷酸_。(3)浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体_。(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸_。三、常见的硫酸盐(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末_。(6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体_。(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑_。四、SO42-的的检验演示实验:SO42-的检验。四、SO42-的的检验溶液中的CO32-也能与Ba2+反应生成白色沉淀,但BaCO3沉淀可以与稀盐酸反应,放出CO2。因此在实验室里,通常将溶液先用稀盐酸酸化,以排除CO32-等可能造成的干扰,然后加入BaCl2溶液来
11、检验SO42-的存在。特别提醒酸化时,稀盐酸不能改用稀硝酸。五、SO42-检验的应用粗盐提纯粗盐中含有SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质离子,如何对食盐进行提纯呢?除杂试剂的选择:杂质离子加入的试剂离子方程式SO42-Ca2+Mg2+氯化钡溶液碳酸钠溶液烧碱溶液Ba2+SO42-BaSO4Ca2+CO32-CaCO3Mg2+2OH-Mg(OH)2五、SO42-检验的应用粗盐提纯为了将杂质离子完全除去,应加入稍过量的试剂,而后续试剂(或操作)应将前面所加试剂中的杂质离子除去,粗盐除去杂质离子(SO42-、Ca2+、Mg2+)可设计哪些方案?五、SO42-检验的应用粗盐提纯粗盐提纯过程中,Na2
12、CO3溶液要在BaCl2溶液之后加入,目的是除去Ca2+和过量的Ba2+;NaOH 溶液用于除去 Mg2+,NaOH 溶液加入的先后没有严格的要求;过滤后再加入过量的稀盐酸,以除去过量的 OH-、CO32-。总结课堂练习1.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吸收完全D课堂练习2.下列反应中硫酸只表现出氧化性的是()A.实验室用浓硫酸干燥氯气、氯化氢等气体B.将
13、单质碳与浓硫酸混合加热,有刺激性气味的气体产生C.浓硫酸与铜反应,会生成硫酸铜D.用浓硫酸在木制品上“烙”字画B课堂练习3.下列关于离子检验的说法中,正确的是()A.向某溶液中加入稀盐酸无明显现象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该溶液中一定含有SO42-B.向某溶液中加入澄清石灰水,溶液变浑浊,则该溶液一定含有CO32-C.向某溶液中加入 AgNO3溶液,生成白色沉淀,该溶液中一定含有Cl-D.加入稀盐酸后,有气泡产生,则原溶液中一定有CO32-A课堂练习为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-以及泥沙等杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂均过量):下列叙述正确的是()A.第 发生的反应只有 CaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaClB.中 的 试 剂 可 以 是 NaOH 溶 液,也 可 以 是KOH 溶液C.步骤和顺序可以颠倒D.步操作用到的玻璃仪器只有烧杯、漏斗和玻璃棒D谢谢！