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学案苏教版必修1Word格式.docx
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(1)填写下列各进口或出口物质的名称:
A含硫矿石(如FeS2);
B炉渣;
C二氧化硫、氧气;
D尾气(SO2、O2)。
(2)接触法制硫酸分为三个阶段,填写下表:
三原料
硫黄或含硫矿石(硫铁矿)
空气
98.3%的浓H2SO4
三阶段
造气(生成SO2)
接触氧化(生成SO3)
SO3吸收(生成H2SO4)
三设备
沸腾炉
接触室
吸收塔
三反应
(均放热)
S+O2SO2;
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
2SO2+O22SO3
SO3+H2O===H2SO4
归纳总结
工业制硫酸的注意事项
(1)在沸腾炉中煅烧黄铁矿时,要把矿石粉碎,目的是增大黄铁矿与O2的接触面积,使反应加快提高原料利用率。
(2)炉气进入接触室前要净化,目的是除去炉气中的杂质,防止催化剂中毒及对设备造成不利影响。
(3)接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体,冷却反应后的气体。
(4)在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时,易形成酸雾,吸收速率慢,而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时,吸收SO3的速率快,不形成酸雾,吸收完全。
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SO2
C.SO2氧化成SO3,SO2能全部转化为SO3
D.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
答案 D
解析 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。
从沸腾炉出来的气体除SO2外,还有SO3、O2等。
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。
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。
2.工业上制硫酸的设备分为三大部分:
沸腾炉、接触室、吸收塔。
下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的,用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
请回答下列问题:
(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的反应方程式_____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的___________、___________。
(3)从乙装置中出来的气体有________________________________________________。
(4)丙装置的作用为____________________,丁中的现象为________________。
(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是_______________________________________
答案
(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
(2)接触室 吸收塔
(3)SO2、O2、SO3
(4)吸收SO3 有酸雾产生
(5)缺少尾气吸收装置
解析 乙装置相当于接触室,将SO2催化氧化为SO3,由于该反应是一个可逆反应,故从乙装置中出来的气体中含有SO2、O2、SO3;
丙装置相当于吸收塔,用浓硫酸吸收SO3;
丁装置是用水吸收SO3,SO3溶于水会放出大量的热,使水汽化为水蒸气,从而形成酸雾;
本实验中缺少尾气吸收装置。
二 浓硫酸的性质
1.浓硫酸的物理性质
浓硫酸是一种无色、油状液体,沸点较高,难挥发,易溶于水。
2.浓硫酸的特性
(1)将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量的变化是增大,变化的原因是浓硫酸能吸收空气中的水蒸气;
密度的变化是减小,浓度的变化是减小。
胆矾上滴加适量的浓硫酸,其现象是蓝色晶体变为白色粉末,胆矾发生的变化是CuSO4·
5H2OCuSO4+5H2O。
(2)将一定量的蔗糖放入小烧杯中,加入浓硫酸,用玻璃棒不断搅拌,观察到的现象是白色蔗糖变黑、体积膨胀,产生大量白雾,放出有刺激性气味的气体,发生反应的化学方程式是C12H22O1112C+11H2O,C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)按表中图示装置完成实验,将有关反应现象填入表中横线上:
实验
操作
现象
a试管中铜丝表面变黑,有气泡逸出;
b试管中的品红溶液逐渐变为无色;
c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色;
将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色。
结论
Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
3.三种重要的硫酸盐及其用途
(1)硫酸钙
生石膏化学式为CaSO4·
2H2O,熟石膏化学式为2CaSO4·
H2O。
熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固,转化为坚硬的生石膏。
利用石膏的这一性质,人们常用它制作各种模型和医疗上用的石膏绷带。
在水泥生产中,可用石膏调节水泥的凝结时间。
(2)硫酸钡
BaSO4不容易被X射线透过,在医疗上可用作检查肠胃的内服药剂,俗称“钡餐”。
硫酸钡还可用作白色颜料,并可作高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。
(3)硫酸亚铁
硫酸亚铁的结晶水合物俗称绿矾,其化学式为FeSO4·
7H2O。
在医疗上硫酸亚铁的可用于生产防治缺铁性贫血的药剂,在工业上它还是生产铁系列净水剂和颜料氧化铁红的原料。
浓硫酸的特性
(1)吸水性:
浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。
在实验室里常用浓硫酸作干燥剂。
(2)脱水性:
浓硫酸可以使有机化合物中的氢、氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来,结合生成水分子。
(3)强氧化性
①浓硫酸能与大多数金属反应,生成高价态金属的硫酸盐,本身一般被还原为SO2。
②常温下,浓硫酸能使铁、铝钝化。
③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。
[提醒]
(1)浓H2SO4不能干燥强还原性气体(如HI、HBr、H2S)及溶于水显碱性的气体(如NH3)。
(2)常温下,浓H2SO4使Fe、Al钝化是化学反应的结果,在加热条件下,Fe、Al在浓H2SO4中不会发生钝化。
(3)在与含有水分的蔗糖作用过程中,浓H2SO4表现了吸水性,脱水性,强氧化性。
(4)浓H2SO4与金属反应的规律
①H后面的金属Cu需要加热条件,H前面的金属Zn常温下即反应。
浓H2SO4被还原为SO2,金属被氧化为高价态硫酸盐(浓H2SO4足量)。
②浓H2SO4与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性。
③随着反应的进行,H2SO4浓度变小,变为稀H2SO4。
(5)浓H2SO4与非金属反应的规律
反应需加热、浓H2SO4被还原为SO2,非金属被氧化为高价态的氧化物或含氧酸。
3.浓硫酸具有A.酸性,B.强氧化性,C.高沸点、低挥发性,D.脱水性,E.吸水性等性质。
以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质?
请将答案的字母分别填入括号中。
(1)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体( )
(2)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸( )
(3)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末( )
(4)不能用浓硫酸干燥HBr、HI和H2S等气体( )
(5)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑( )
答案
(1)E
(2)B (3)E (4)B (5)AD
解析
(1)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。
(2)常温下,浓硫酸和铝、铁反应,在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜,阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。
(3)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水,使之变成无水硫酸铜白色粉末。
(4)浓硫酸具有强氧化性,而HBr、HI、H2S具有强还原性。
(5)浓硫酸既具有酸的通性,可使酸碱指示剂变色,又具有脱水性,可使有机物炭化。
4.如图为浓硫酸与铜片反应的装置。
(1)浓硫酸与铜片反应的化学方程式为______________________________________。
(2)反应一段时间后,试管乙中品红溶液的现象是__________________。
(3)下列有关该实验的说法,不正确的是________。
A.该反应中浓硫酸只体现酸性
B.试管乙中含有碱液的棉花,其作用是吸收过量的SO2,防止环境污染
C.反应一段时间后,将试管甲中的溶液缓慢倒入盛有水的烧杯,溶液显蓝色
D.含0.04mol溶质的浓硫酸与足量的铜片反应,能收集到448mL的SO2(标准状况)
答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品红溶液褪色或红色变浅 (3)AD
解析
(1)浓硫酸与铜片反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)反应中生成的SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色或红色变浅。
(3)A项,该反应中浓硫酸被还原为SO2,同时生成CuSO4,则浓硫酸体现了酸性和强氧化性,错误;
B项,SO2是酸性有毒气体,用含有碱液的棉花吸收过量的SO2,防止环境污染,正确;
C项,因有CuSO4生成,其水溶液显蓝色,正确;
D项,随着反应的进行,浓硫酸的浓度减小,而稀硫酸与铜不反应,所以含0.04mol溶质的浓硫酸不可能完全反应,则收集到的SO2气体的体积小于448mL(标准状况),错误;
答案选AD。
1.下列关于浓硫酸的叙述正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
解析 蔗糖炭化的原因是浓H2SO4具有脱水性;
浓硫酸和铜反应时需要加热;
浓硫酸不能干燥氨气,可与NH3反应。
2.关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是( )
A.在反应中,浓硫酸只表现出氧化性
B.该反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为1∶2
C.在反应中,浓硫酸既表现出氧化性,又表现出酸性
D.每1mol铜参加反应就有2mol浓硫酸被还原,同时生成2molSO2
答案 C
解析 该反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,分析反应前后元素化合价的变化可知:
浓硫酸既表现出氧化性,又表现出酸性,该反应为氧化还原反应,在该反应中,每2molH2SO4参加反应只有1molH2SO4被还原,因此还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1。
3.浓硫酸在下列反应中既表现强氧化性又表现酸性的是( )
A.Fe(OH)2+H2SO4(浓)B.CuO+H2SO4(浓
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