4.1.2 硫酸的工業(yè)制備和性質(zhì)學(xué)案 高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第2課時硫酸的工業(yè)制備和性質(zhì)鎖定目標1.了解硫酸的工業(yè)生產(chǎn)過程2.認識濃硫酸的特性，了解濃.稀硫酸的性質(zhì)差異；3.了解硫酸的應(yīng)用和幾種重要硫酸鹽的用途識別目標1.是當今世界做重要的化工產(chǎn)品之一.的消費量被視為一個國家工業(yè)發(fā)達水平的一種標志.早在1000多年前,我國就已采用加熱的方法制取硫酸.2.隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,硫酸的生產(chǎn)工藝幾經(jīng)改進,目前工業(yè)上主要采用接觸發(fā)制硫酸.接觸法制備硫酸的工藝包含三個步驟：流程 設(shè)備反應(yīng)*為了防止形成酸霧，提高SO3的吸收率，常用98.3%的濃硫酸來吸收SO3得到發(fā)煙硫酸3.純硫酸是色液體，溶于水，能以任意比與水混溶，溶于水時大量的熱。濃硫酸水，沸點，易揮發(fā)。4.濃H2S04的特性①吸水性：濃H2S04可水分子，可做劑，可用濃H2S04干燥的氣體主要有。②脫水性：濃H2S04可使有機物中的以水的組成從有機物分子中“脫離”出來而被其吸收。濃H2S04對有機物有強烈的腐蝕性，當不慎在皮膚上沾上濃H2S04時應(yīng)立即用大量的沖洗。③強氧化性：濃H2SO4的氧化性是分子中+6價的硫元素表現(xiàn)的，濃H2S04的還原產(chǎn)物一般為。a.與金屬反應(yīng)：除Au.Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與H2S04作用，與Cu；b.常溫下，濃H2S04可使Fe.Al，因此可用鐵或鋁的容器貯存濃H2S04。c.與非金屬反應(yīng)(與C.S)：，d.與某些還原性的化合物反應(yīng)：H2S.HBr.HI都可被濃H2S04，故不可用H2S04干燥.5.取適量的蔗糖于小燒杯中，通過玻璃棒引流往蔗糖中加入濃硫酸。認真觀察現(xiàn)象，并運用所學(xué)的知識分析這些現(xiàn)象說明了濃硫酸的哪些性質(zhì)？攻克目標目標A濃、稀硫酸的性質(zhì)例1.2008年11月19日新華網(wǎng):山東恒邦公司排放的污水pH值根本不合格，所含氨氮.硫酸鹽超標，這些成分與化工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品成分一致.主廠區(qū)位于路西，主要冶煉黃金.A.常溫下，濃硫酸可以用鋁罐貯存，說明濃硫酸強氧化性B.在蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象并聞到酸性氣味的氣體，說明濃硫酸具有脫水性和氧化性C.M+2H2SO4（濃）＝MSO4+SO2↑+2H2O(M表示Zn.Fe.Cu)D.硫酸工業(yè)制法中用98.3%的硫酸吸收SO3，而不用H2O或稀硫酸吸收SO3.目標B硫酸的工業(yè)生產(chǎn)過程例2.為了模擬工業(yè)生產(chǎn)硫酸的流程，某小組同學(xué)設(shè)計了如下裝置（甲左側(cè)的裝置略）：（1）寫出黃鐵礦與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________。（2）在工業(yè)生產(chǎn)中，與裝置甲作用相同的設(shè)備名稱是____________，與裝置乙作用相同的設(shè)備名稱是____________。（3）實驗時先關(guān)閉K1.打開K2，過一會兒再打開K1.關(guān)閉K2，在裝置乙和丙中產(chǎn)生白霧的是____________。（4）已知液體X既不易溶解硫的氧化物，也不易溶解氧氣，則裝置丁的作用是________________________。（5）本套裝置中有一處明顯的缺陷，請指出____________________________________，改進的方法是____________________________________。目標評估一.選擇題1濃硫酸和2mol/L的稀硫酸，在實驗室中敞口放置。它們的質(zhì)量和放置天數(shù)的關(guān)系如圖，分析a

b曲線變化的原因是（）A.a升華.b冷凝

B.a揮發(fā).b吸水

C.a蒸發(fā).b潮解

D.a冷凝.b吸水2.在一定體積的18mol/L的濃硫酸中加入過量銅片并加熱，被還原的硫酸為0.9mol，則濃H2SO4的實際體積（）A.等于50mL

B.大于50mL

C.等于100mL

D.大于100mL3.在硫酸工業(yè)的下列設(shè)備中，硫元素的價態(tài)不發(fā)生變化的是在()中A.沸騰爐B.接觸室C.吸收塔D.三個設(shè)備中都有變化4.把濃硫酸滴入濃鹽酸中,會有氯化氫氣體逸出,對此現(xiàn)象的合理解釋是（）A.氯化氫難溶于水B.濃硫酸有脫水性C.濃硫酸是一種高沸點的酸

D.濃硫酸溶于水放出大量的熱,降低了氯化氫的溶解度5.如下圖所示，小試管內(nèi)壁盛有約3mL飽和CuS04溶液，與錐形瓶連接U型細管內(nèi)盛有少量水(為便于觀察，預(yù)先染成紅色)，沿小試管的內(nèi)壁小心地慢慢倒人約3mL濃硫酸，靜置片刻?？捎^察到的現(xiàn)象或說法錯誤的()A.小試管內(nèi)液體分成兩層，上層藍色，下層無色B.U型細管內(nèi)左邊液面下降，右邊液面升高C.有少量固體析出D.以上現(xiàn)象都沒有，無明顯變化6.質(zhì)量為mg的銅與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，可得標準狀況下的SO2VL，則被還原的硫酸有()A.m/64molB.m/32molC.98V/22.4gD.64V/22.4g二.填空題7.據(jù)我國科學(xué)家考證，在公元650～683年（唐高宗時），煉丹家孤剛子在其所著《黃帝九鼎神丹經(jīng)訣》卷九中就記載著“煉石膽取精華法”，即干餾石膽（膽礬）而獲得硫酸。若用化學(xué)方程式表示則為：.。8.某研究小組成員在討論鑒別濃硫酸和稀硫酸的方案時，設(shè)計如下方案：方案操作現(xiàn)象和結(jié)論甲分別用玻棒蘸取兩種酸液，涂抹在火柴梗上火柴梗變黑者為濃硫酸乙用試管分別取少量酸液，再各自加入銅片銅片溶解.溶液變藍.有剌激性氣體放出為濃硫酸丙各取少量，沿管壁加入到盛水的試管中，振蕩試管變熱者為濃硫酸丁分別用玻璃棒蘸取濃氨水靠近瓶口瓶口冒白煙者為濃硫酸戊用滴管吸取少量，滴加幾滴到膽礬晶體上膽礬由藍色變?yōu)榘咨邽闈馑崴?1)其中可行的是。（填序號）(2)其中方案稍作改進就是可行的，改進方法是。(3)完全錯誤的是，因為。9.硫酸是化學(xué)工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，工業(yè)制法如下：（1）生產(chǎn)硫酸最古老的方法是以綠礬為原料，在蒸餾釜中煅燒。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝便得到硫酸。用如圖所示裝置模擬用綠礬制硫酸的實驗，并檢驗生成的硫酸和二氧化硫（加熱裝置已略去）。其中b為干燥的試管。檢驗試管b中得到的主要產(chǎn)物的方法是（結(jié)合離子方程式簡要說明）。為檢驗反應(yīng)的另一種生成物，試管c中應(yīng)加入的試劑是______________，所得硫酸的理論濃度（溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)）為___________________。（2）隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，“接觸法”全面替代了“綠礬熱分解法”，請你從綜合效益的角度指出“接觸法”制硫酸的優(yōu)勢：①生產(chǎn)成本低.②原料易得.③_____________.④________________.⑤_________________.⑥_________________（可不填滿）。10.物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示（有的反應(yīng)可能在水溶液中進行）。其中A為化合物，甲可由兩種單質(zhì)直接化合得到，乙為金屬單質(zhì)，G為酸，乙在G的濃溶液中發(fā)生鈍化。若A為硫酸工業(yè)的重要原料，C能使品紅試液褪色，D的水溶液中加入HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成。則①工業(yè)上反應(yīng)Ⅱ在中進行（填設(shè)備名稱），工業(yè)上反應(yīng)Ⅲ用于吸收E的試劑是。②反應(yīng)I的化學(xué)方程式是。11.實驗室常用下列裝置來進行銅跟濃硫酸反應(yīng)等一系列實驗。（1）根據(jù)什么現(xiàn)象可判斷銅跟濃硫酸反應(yīng)有SO2生成______________________。根據(jù)什么現(xiàn)象可判斷銅跟濃硫酸反應(yīng)有硫酸銅生成________________________。寫出甲裝置中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________。（2）你在實驗室中進行這個實驗時，除了（1）小題中指到的實驗現(xiàn)象外，還可以觀察到許多其它的實驗現(xiàn)象，請寫出兩種：____________________________________.___________________________________。（3）裝置乙的試管口部放有一團浸有堿液的棉花，棉花中通常是浸有飽和碳酸鈉溶液，寫出棉花中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________________。12.向銅片中加入某濃度的硫酸120mL，在加熱條件下反應(yīng)，待銅片全部溶解后，將其溶液稀釋到500mL，再加入足量鋅粉，使之充分反應(yīng)收集到標準狀況下氫氣2.24L，過濾殘留固體，干燥后稱量，質(zhì)量減輕了7.（1）求溶解的銅的質(zhì)量。（2）求原硫酸的物質(zhì)的量濃度。資源開發(fā)①一般來說，硫酸的質(zhì)量分數(shù)大于60%，就具有一定的氧化性，且越濃氧化性越強；②溫度也要影響氧化性，如銅放于冷的濃硫酸中反應(yīng)不明顯，加熱就可觀察到明顯現(xiàn)象。

甲同學(xué)利用上述裝置，用實驗來驗證硫酸氧化性的上述結(jié)論（已知98%的濃硫酸的密度為1.84g·cm—3）。他先向試管B中加入5mL品紅試液，向試管C.D中各加入5mL飽和澄清石灰水；向帶支管的試管中放入銅粉和3mL水，然后從分液漏斗向支管試管中滴加98%的濃硫酸10滴（約0.5mL），加熱至沸騰，這時支管試管中溶液顏色是否有明顯變化？

（填“無”或“有”）。試用數(shù)據(jù)解釋其原因：

。該同學(xué)用分液漏斗再向支管試管中加98%的濃硫酸10mL，并加熱至沸騰，觀察到的現(xiàn)象分別是：支管試管中

，B試管中

。

參考答案識別目標硫酸;硫酸;膽礬(CuSO4·5H2O)或綠礬(FeSO4·7H2O)流程設(shè)備反應(yīng)生成二氧化硫沸騰爐S+O2SO2或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SO2接觸氧化接觸室2SO2+O22SO3SO3的吸收吸收塔SO3+H2O＝H2SO43.無色；油狀；易；放出；大于；高；不。4.吸收;干燥;中性氣體和與濃硫酸不反應(yīng)的酸性氣體;氫,氧元素;水;SO2Cu+2H2SO(濃)4CuSO4+SO2+2H2O;鈍化C+2H2SO4(濃)4CO2+2SO2+2H2O;S+2H2SO4(濃)43SO2+2H2O;氧化5.蔗糖變黑，體積膨脹，產(chǎn)生疏松多孔的碳柱——濃硫酸具有脫水性，使蔗糖脫水炭化用手觸摸小燒杯外壁有燙的感覺，燒杯口有白霧——濃硫酸吸水放熱，使水汽化聞到有刺激性氣味——濃硫酸有強氧化性，將碳氧化為二氧化碳，自己被還原產(chǎn)生SO2攻克目標目標A濃、稀硫酸的性質(zhì)例1.【思路分析】濃硫酸在常溫下與鐵鋁發(fā)生鈍化，體現(xiàn)濃硫酸的強氧化性，所以常溫下鐵和濃硫酸的反應(yīng)很難進行下去，，但在常溫下不與Cu反應(yīng)，A對C錯。在蔗糖中加入濃硫酸后出現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象是濃硫酸將蔗糖脫水炭化，聞到酸性氣味的氣體是濃硫酸又將炭氧化成了二氧化碳，本身被還原成二氧化硫，說明濃硫酸具有脫水性和氧化性，B正確。硫酸工業(yè)制法中用98.3%的硫酸吸收SO3，而不用H2O或稀硫酸吸收SO3.是為了防止形成酸霧，D正確。所以選C?！窘獯稹緿學(xué)法秘訣濃硫酸還具有吸水性.脫水性.強氧化性等特性。稀硫酸能與活潑金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，而冷的濃硫酸遇鐵.鋁等金屬產(chǎn)生鈍化作用，熱的濃硫酸具有較強的氧化性，可將許多金屬.非金屬及某些還原性化合物氧化。在涉及硫酸的反應(yīng)時，要注意分析在濃度不同時的反應(yīng)情況：鋅和濃硫酸反應(yīng)時，如果鋅過量，隨著硫酸濃度的降低變成稀硫酸后，Zn仍能與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，得到的是SO2和H2的混合氣體；Cu與濃硫酸反應(yīng)時，如果Cu過量，隨著硫酸濃度的降低變成稀硫酸后，兩者將不再反應(yīng)。目標B硫酸的工業(yè)生產(chǎn)過程例2.【解析】（4）丙，因為水不利于SO3的吸收，易產(chǎn)生酸霧。（5）使裝置內(nèi)的壓強維持在一定范圍，防止乙.丙裝置內(nèi)的液體倒吸，起安全瓶的作用。（6）缺少尾氣處理裝置，應(yīng)該在丙.丁后連接盛有燒堿溶液的洗氣瓶，以免污染環(huán)境?！敬鸢浮浚?）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（2）接觸室吸收塔（3）丙（4）使裝置內(nèi)的壓強維持在一定范圍，防止乙.丙裝置內(nèi)的液體倒吸（其他合理答案也給分）（5）缺少尾氣處理裝置，應(yīng)該在丙.丁后連接盛有燒堿溶液的洗氣瓶學(xué)法秘訣掌握以硫的轉(zhuǎn)化為關(guān)系的反應(yīng)原理FeS2→SO2→SO3→H2SO4，所用原料是黃鐵礦（主要成分FeS2）或硫磺.空氣.98.3%的硫酸。以工業(yè)制硫酸的基本原理為中心，掌握接觸法制硫酸生產(chǎn)過程（三原料.三階段.三方程.三設(shè)備.三凈化）。目標評估1.B2.A3.C4.D5.D6.C7.CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O；CuSO4CuO＋SO3；SO3＋H2OH2SO48.（1）甲、丙、戊（2）乙；小心給試管加熱（3）丁硫酸是高沸點酸，沒有揮發(fā)性。9.（1）①Ba2++SO42-=BaSO4↓，取少量溶液于試管中，滴入紫色石蕊試液，溶