【課件】第2課時(shí) 硫酸 硫酸根離子的檢驗(yàn) 2023-2024學(xué)年高一化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素

第一節(jié)硫及其化合物第2課時(shí)硫酸硫酸根離子的檢驗(yàn)導(dǎo)入硫酸是重要的化工原料,可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類等,工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫礦物(如黃鐵礦)為原料來(lái)制備硫酸。硫酸的產(chǎn)量被視為一個(gè)國(guó)家無(wú)機(jī)化工工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。一、硫酸的工業(yè)制法、物理性質(zhì)已知黃鐵礦的主要成分為FeS2,根據(jù)下面的轉(zhuǎn)化圖,你能書(shū)寫(xiě)出發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式嗎?點(diǎn)燃S+O2SO2或4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2高溫2SO2+O2

2SO3SO3+H2OH2SO4一、硫酸的工業(yè)制法、物理性質(zhì)工業(yè)制備硫酸工藝中常用98.3%濃硫酸而不用水吸收SO3,是因?yàn)镾O3與H2O劇烈反應(yīng),且放出大量的熱,易產(chǎn)生酸霧而影響SO3的吸收。一、硫酸的工業(yè)制法、物理性質(zhì)濃硫酸的物理性質(zhì)：(1)色態(tài):無(wú)色、黏稠的油狀液體。(2)沸點(diǎn):沸點(diǎn)高,是難揮發(fā)酸、高沸點(diǎn)酸。(3)密度:密度大,是高密度酸。(4)溶解性:跟水以任意比互溶,且溶解時(shí)放出大量熱。一、硫酸的工業(yè)制法、物理性質(zhì)1.常用的濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%,密度為1.84g/cm3,物質(zhì)的量濃度是18.4mol/L。2.濃硫酸的稀釋:酸入水,沿器壁,慢慢倒,不斷攪。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)1.硫酸是一種二元強(qiáng)酸,具有酸的通性。稀硫酸溶于水完全電離,其電離方程式為H2SO4

2H++SO42-二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)播放視頻“濃硫酸的吸水性”。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)操作(1)取兩培養(yǎng)皿,其中一個(gè)加濃H2SO4;(2)將兩燒杯放在熱水上,使水蒸氣凝結(jié)在燒杯內(nèi)壁;(3)將燒杯倒扣在培養(yǎng)皿上取膽礬晶體分別放在兩個(gè)培養(yǎng)皿中,向其中的一個(gè)培養(yǎng)皿中加濃H2SO4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)質(zhì)裝濃H2SO4的培養(yǎng)皿中的燒杯內(nèi)壁變得透明,另一個(gè)燒杯無(wú)明顯變化加入濃H2SO4的培養(yǎng)皿中,膽礬顏色變淺,甚至變?yōu)榘咨珴釮2SO4吸收空氣中的水蒸氣濃H2SO4吸收結(jié)晶水,CuSO4·5H2O

CuSO4+5H2O濃H2SO4物理變化化學(xué)變化二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)濃硫酸有吸水性:濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水。濃硫酸可作干燥劑,可以干燥哪些氣體,不能干燥哪些氣體?濃硫酸可以干燥的氣體有:酸性氣體(如CO2、SO2、Cl2等)和中性氣體(如O2、N2、CO等)。濃硫酸不可以干燥的氣體有:堿性氣體(如NH3等)和某些還原性氣體(如HBr、HI、H2S等)。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)從硫酸中硫元素的化合價(jià)角度分析硫酸可能具有的化學(xué)性質(zhì)有哪些,如何利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證呢?播放視頻“濃硫酸與蔗糖的反應(yīng)”。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)操作向燒杯中加入約1/4體積蔗糖,加入少量蒸餾水,加入約15mL濃硫酸,用玻璃棒攪拌均勻,觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)原理實(shí)質(zhì)蔗糖由白變黑;蔗糖的體積顯著膨脹,呈疏松海綿狀;有刺激性氣味氣體生成;放出大量的熱濃硫酸把有機(jī)物中的氫、氧原子按個(gè)數(shù)比2∶1脫去濃硫酸具有脫水性:濃硫酸能將能蔗糖、紙張、棉布和木材等有機(jī)物中的氫和氧按水的組成比脫去。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)小試牛刀蔗糖和濃硫酸的“黑面包”實(shí)驗(yàn)中,蔗糖(C12H22O11)變黑說(shuō)明有_____生成,體現(xiàn)了濃硫酸的______性;體積膨脹,呈疏松多孔狀,說(shuō)明有_____產(chǎn)生,刺激性氣味的氣體可能是______,說(shuō)明碳可能和濃硫酸發(fā)生了反應(yīng),體現(xiàn)了濃硫酸的_______性。碳脫水氣體SO2氧化二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn):濃硫酸與銅的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)步驟(1)在帶導(dǎo)管的橡膠塞側(cè)面挖一個(gè)凹槽,并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。在試管中加入2mL濃硫酸,塞好橡膠塞,使銅絲與濃硫酸接觸;(2)加熱,將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;(3)向外拉銅絲,終止反應(yīng)。冷卻后,將試管里的物質(zhì)慢慢倒入盛有少量水的另一支試管中,觀察溶液的顏色二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論化學(xué)方程式(1)銅絲表面變黑,有氣泡生成;(2)品紅溶液逐漸變?yōu)闊o(wú)色;(3)試管里的物質(zhì)慢慢倒入水中,溶液呈藍(lán)色在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應(yīng)生成SO2、CuSO4和H2O二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應(yīng),生成硫酸銅、二氧化硫和水。在反應(yīng)中,濃硫酸氧化了銅,自身被還原成二氧化硫。濃硫酸是氧化劑,銅是還原劑。在加熱時(shí),濃硫酸也能與木炭發(fā)生反應(yīng),生成二氧化碳、二氧化硫和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式:二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性:二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)小試牛刀用足量的銅片與含2

mol

H2SO4的濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)能否得到

1

mol

SO2?如果把銅片換為鋅片,得到什么氣體?請(qǐng)說(shuō)明理由。不能。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硫酸濃度降低到一定程度后,與銅不再反應(yīng)。如果把銅片換為鋅片,會(huì)得到SO2和H2的混合氣體,因?yàn)闈饬蛩岷弯\反應(yīng)生成SO2,濃硫酸變成稀硫酸后,鋅和稀硫酸反應(yīng)生成H2。二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)1.濃硫酸和金屬、非金屬反應(yīng)的規(guī)律(1)濃硫酸與金屬反應(yīng)時(shí),既表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性,而與非金屬反應(yīng)時(shí),只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。(2)濃硫酸與不活潑金屬(如銅)反應(yīng)時(shí),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,濃硫酸濃度減小,一旦變?yōu)橄×蛩?就不再與不活潑金屬反應(yīng)。(3)濃硫酸與活潑金屬(如鋅)反應(yīng)時(shí),開(kāi)始濃硫酸表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性,生成二氧化硫氣體;當(dāng)濃硫酸變?yōu)橄×蛩釙r(shí),則表現(xiàn)出酸性,生成的氣體為氫氣二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)2.濃硫酸吸水性、脫水性的區(qū)別性質(zhì)吸水性脫水性原理區(qū)別作用對(duì)象變化類型應(yīng)用濃硫酸吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水濃硫酸把有機(jī)物中氫、氧元素按水的組成比脫去物質(zhì)中含有H2O物質(zhì)中不含H2O,只含有氫元素和氧元素含有水分子或結(jié)晶水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機(jī)物物理變化、化學(xué)變化化學(xué)變化作干燥劑三、常見(jiàn)的硫酸鹽閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,了解常見(jiàn)的硫酸鹽。(1)硫酸鈣:石膏(CaSO4·2H2O)

熟石膏(2CaSO4·H2O)CaSO4主要用于制作模型和醫(yī)用石膏繃帶,調(diào)節(jié)水泥的硬化速率。(2)硫酸銅:白色粉末CuSO4結(jié)合水變成藍(lán)色晶體CuSO4·5H2O,俗稱膽礬。CuSO4主要用于檢驗(yàn)水的存在,膽礬與石灰乳混合制備波爾多液。(3)硫酸鋇:又稱重晶石,不溶于水和酸,且不易被X射線透過(guò)。BaSO4主要用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑,即“鋇餐”。三、常見(jiàn)的硫酸鹽小試牛刀下列各過(guò)程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)?請(qǐng)將答案的序號(hào)分別填在橫線上。①?gòu)?qiáng)酸性②強(qiáng)氧化性③高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性④脫水性⑤吸水性(1)用氯化鈉固體和濃硫酸在加熱條件下制氯化氫氣體________。(2)用磷礦物(主要成分是磷酸鈣)和硫酸反應(yīng)制磷酸________。(3)濃硫酸干燥氫氣、氧氣、氯氣、二氧化硫等氣體________。(4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸________。③①⑤②三、常見(jiàn)的硫酸鹽(5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末________。(6)不能用濃硫酸干燥溴化氫、碘化氫和硫化氫等氣體________。(7)濃硫酸使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后變黑________。⑤②①④四、SO42-的的檢驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn):SO42-的檢驗(yàn)。四、SO42-的的檢驗(yàn)溶液中的CO32-也能與Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀,但BaCO3沉淀可以與稀鹽酸反應(yīng),放出CO2。因此在實(shí)驗(yàn)室里,通常將溶液先用稀鹽酸酸化,以排除CO32-等可能造成的干擾,然后加入BaCl2溶液來(lái)檢驗(yàn)SO42-的存在。特別提醒酸化時(shí),稀鹽酸不能改用稀硝酸。五、SO42-檢驗(yàn)的應(yīng)用———粗鹽提純粗鹽中含有SO42-、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)離子,如何對(duì)食鹽進(jìn)行提純呢?除雜試劑的選擇:雜質(zhì)離子加入的試劑離子方程式SO42-Ca2+Mg2+氯化鋇溶液碳酸鈉溶液燒堿溶液Ba2++SO42-BaSO4↓Ca2++CO32-CaCO3↓Mg2++2OH-

Mg(OH)2↓五、SO42-檢驗(yàn)的應(yīng)用———粗鹽提純?yōu)榱藢㈦s質(zhì)離子完全除去,應(yīng)加入稍過(guò)量的試劑,而后續(xù)試劑(或操作)應(yīng)將前面所加試劑中的雜質(zhì)離子除去,粗鹽除去雜質(zhì)離子(SO42-、Ca2+、Mg2+)可設(shè)計(jì)哪些方案?五、SO42-檢驗(yàn)的應(yīng)用———粗鹽提純粗鹽提純過(guò)程中,Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后加入,目的是除去Ca2+和過(guò)量的Ba2+;NaOH溶液用于除去Mg2+,NaOH溶液加入的先后沒(méi)有嚴(yán)格的要求;過(guò)濾后再加入過(guò)量的稀鹽酸,以除去過(guò)量的OH-、CO32-?？偨Y(jié)課堂練習(xí)1.在硫酸的工業(yè)制法中,下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的主要原因都正確的是(

)A.硫鐵礦煅燒前要粉碎,因?yàn)榇髩K硫鐵礦不能燃燒B.從沸騰爐出來(lái)的氣體只有SO2C.SO2氧化成SO3,SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3D.SO3用98.3%的濃H2SO4吸收,目的是防止形成酸霧,以便使SO3吸收完全D課堂練習(xí)2.下列反應(yīng)中硫酸只表現(xiàn)出氧化性的是(

)A.實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸干燥氯氣、氯化氫等氣體B.將單質(zhì)碳與濃硫酸混合加熱,有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生C.濃硫酸與銅反應(yīng),會(huì)生成硫酸銅D.用濃硫酸在木制品上“烙”字畫(huà)B課堂練習(xí)3.下列關(guān)于離子檢驗(yàn)的說(shuō)法中,正確的是(

)A.向某溶液中加入稀鹽酸無(wú)明顯現(xiàn)象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,該溶液中一定含有SO42-B.向某溶液中加入澄清石灰水,溶液變渾濁,則該溶液一定含有CO32-C.向某溶液中加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,該溶液中一定含有Cl-D.加入稀鹽酸后,有氣泡產(chǎn)生,則原溶液中一定有CO32-

A課堂練習(xí)