第15講-硫酸(原卷版)

第15講硫酸【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解硫酸的物理性質(zhì)、酸性以及濃硫酸脫水性、吸水性，了解濃、稀硫酸的性質(zhì)差異。2．掌握濃硫酸的氧化性。3．認(rèn)識(shí)化學(xué)工業(yè)與人類生活、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系4．掌握硫及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系5．了解酸雨的形成原因，認(rèn)識(shí)其對(duì)生態(tài)的影響【基礎(chǔ)知識(shí)】一、硫酸與硫酸根離子的檢驗(yàn)1．稀硫酸的酸性（1）電離方程式：____________________________。（2）具有酸的通性（用離子方程式表示）①Zn：__________________________②CuO：__________________________③NaOH：__________________________④NaHCO3：__________________________2．濃硫酸的特性（1）吸水性：濃硫酸有強(qiáng)烈的吸水性，常用作______劑。（2）脫水性：濃硫酸能將物質(zhì)中的氫、氧元素按______的比例脫去生成H2O。（3）強(qiáng)氧化性3．硫酸的用途（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的重要試劑。（2）重要的化工原料。①制造化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料等②石油精煉、金屬加工、濃硫酸作干燥劑等。4．SO42－的檢驗(yàn)（1）正確操作流程（2）加足量稀鹽酸酸化的目的是排除______、______、QUOTEO32-______等的干擾。二、酸雨及其防治1．酸雨的形成（1）概念：pH＜______的降雨。（2）形成酸雨的主要物質(zhì)：____________。（3）SO2的來(lái)源：____________的燃燒。2．酸雨的危害（1）湖泊酸化；（2）土壤貧瘠；（3）森林大面積死亡；（4）飲用水中______元素含量增加。3．酸雨的防治措施（1）對(duì)______物質(zhì)的排放加以控制。（2）改變______結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)______【考點(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：濃硫酸和稀硫酸的區(qū)別例1．實(shí)驗(yàn)室中有沒(méi)貼標(biāo)簽的濃H2SO4和稀H2SO4，某同學(xué)提出的下列鑒別方法不正確的是（）。A．分別取10mL溶液，質(zhì)量大的是濃H2SO4，質(zhì)量小的是稀H2SO4B．觀察液體流動(dòng)性，流動(dòng)性好的是稀H2SO4，油狀粘稠的是濃H2SO4C．把CuSO4·5H2O晶體投入溶液，逐漸變?yōu)榘咨勰┑氖菨釮2SO4，晶體溶解的是稀H2SO4D．常溫下將Al片分別投入溶液，反應(yīng)快速放出氣體的是濃H2SO4，放出氣體慢的是稀H2SO4【思維拓展】濃硫酸和稀硫酸的組成與性質(zhì)比較物質(zhì)組成性質(zhì)濃硫酸稀硫酸電離情況H2SO4=2H++主要粒子H2SO4分子H+、、H2O顏色、狀態(tài)無(wú)色黏稠油狀液體無(wú)色液體化學(xué)性質(zhì)三大特性：強(qiáng)氧化性、吸水性、脫水性酸的通性起氧化作用的元素分子中的電離出來(lái)的H+還原產(chǎn)物一般是SO2H2與非金屬單質(zhì)、H2S、HI、HBr等物質(zhì)的反應(yīng)情況加熱時(shí)能氧化非金屬單質(zhì)，常溫下能氧化H2S、HI、HBr均不能反應(yīng)與Fe、Al的反應(yīng)情況常溫下將Fe、Al鈍化，加熱時(shí)能繼續(xù)氧化發(fā)生置換反應(yīng)氧化性的強(qiáng)弱情況氧化性強(qiáng)氧化性弱考點(diǎn)二：蔗糖炭化實(shí)驗(yàn)例2．（2021·湖南瀏陽(yáng)高一上期末）在燒瓶放20g蔗糖，依次加入少量水、20mL濃硫酸，蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的黑面包，燒瓶發(fā)燙，品紅溶液顏色變淡。請(qǐng)回答：（1）儀器a的名稱___________。（2）小試管盛裝試劑___________。（3）濃硫酸與碳反應(yīng)方程式__________________________________：（4）下列說(shuō)法不正確的是_______。A．蔗糖變黑說(shuō)明發(fā)生過(guò)程C12H22O11C+H2OB．品紅顏色變淡說(shuō)明SO2有漂白性C．上述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)濃硫酸的脫水性、吸水性和氧化性D．將氣體依次通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液、澄清石灰水，石灰水變渾濁證明含有CO2【思維拓展】濃硫酸的吸水性和脫水性1．吸水性（1）含義：濃H2SO4具有吸收水（如氣體中、液體中的水分子，以及固體中的結(jié)晶水等）的性能。（2）原因：H2SO4分子與水分子可形成一系列穩(wěn)定的水合物。（3）應(yīng)用：用作干燥劑①能夠干燥中性氣體和酸性氣體。如H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl等。②不能干燥堿性氣體（如NH3）和常溫還原性氣體（如H2S、HBr、HI）。2．脫水性（1）含義：濃H2SO4將有機(jī)物中的H原子和O原子按水的組成比（2∶1）脫去。（2）濃H2SO4能使藍(lán)色石蕊試紙先變紅后再變黑，是由于其具有強(qiáng)酸性和脫水性。（3）蔗糖脫水炭化①反應(yīng)現(xiàn)象：蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭②反應(yīng)過(guò)程：C12H22O11（蔗糖）12C+11H2O；C+2H2SO4（濃）CO2↑+2SO2↑+2H2O③體現(xiàn)性質(zhì)：濃H2SO4的脫水性和氧化性考點(diǎn)三：濃硫酸的強(qiáng)氧化性例3．某同學(xué)設(shè)計(jì)下圖裝置進(jìn)行鐵和濃H2SO4反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）將16g鐵粉放入燒瓶中，由分液漏斗放入20mL18mol/L的濃H2SO4，結(jié)果沒(méi)有任何反應(yīng)現(xiàn)象，原因是_______________________________，隨后點(diǎn)燃A處酒精燈，就有氣體產(chǎn)生了。（2）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，B中酸性KMnO4溶液顏色逐漸變淺（產(chǎn)物中有Mn2+），請(qǐng)用離子方程式表示：____________________________________________，C中品紅溶液顏色始終沒(méi)有變化。（3）當(dāng)G處有持續(xù)穩(wěn)定的氣泡時(shí)，再點(diǎn)燃E處酒精燈，這樣操作的原因是_______________________________________________________。（4）反應(yīng)一段時(shí)間后，E、F處可觀察到明顯的現(xiàn)象，F(xiàn)處的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_______________________________________________________。（5）為了確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和F中現(xiàn)象的可信性，通常在F裝置后再接一個(gè)裝置G，則G中盛放的液體可以是___________。A．CaCl2溶液B．Ca（OH）2溶液C．濃硫酸D．CCl4（6）將amolFe與含bmolH2SO4的濃硫酸共熱，假設(shè)按本題的過(guò)程進(jìn)行反應(yīng)，如果Fe與H2SO4均恰好完全反應(yīng)，則生成的有：氣體1是___________，其物質(zhì)的量為_(kāi)____mol，氣體2是___________，其物質(zhì)的量為_(kāi)___mol?！舅季S拓展】濃硫酸的強(qiáng)氧化性1．濃硫酸與金屬單質(zhì)反應(yīng)（1）鋁和鐵與濃硫酸反應(yīng)，條件不同，反應(yīng)不同①Al、Feeq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(常溫))鈍化（表現(xiàn)強(qiáng)氧化性）②Al、Feeq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(加熱))劇烈反應(yīng)，生成硫酸鹽和SO2氣體（表現(xiàn)酸性和強(qiáng)氧化性）（2）Au、Pteq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(加熱))不反應(yīng)（3）氫前的活潑金屬（如Zn）與濃硫酸常溫反應(yīng)，先放出SO2氣體，后放出H2①Zn+2H2SO4（濃）ZnSO4+SO2↑+2H2O（表現(xiàn)酸性和強(qiáng)氧化性）②Zn+H2SO4（?。㈱nSO4+H2↑（表現(xiàn)酸性和氧化性）（4）氫后的不活潑金屬（如Cu）與濃硫酸加熱反應(yīng)，先放出SO2氣體，后反應(yīng)停止①化學(xué)方程式：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O（表現(xiàn)酸性和強(qiáng)氧化性）②離子方程式：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O（不能拆）2．濃硫酸與碳等非金屬單質(zhì)加熱反應(yīng)（1）過(guò)程：Ceq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(加熱))先放CO2和SO2氣體，后反應(yīng)停止（2）反應(yīng)：C+2H2SO4（濃）CO2↑+2SO2↑+2H2O（表現(xiàn)強(qiáng)氧化性）3．濃硫酸與還原性化合物反應(yīng)：濃H2SO4eq\o(→,\s\up7(S(-2)、I－、Fe2+、Br－),\s\do5(強(qiáng)還原劑))SO2（1）H2S+H2SO4（濃）S+SO2↑+2H2O（表現(xiàn)強(qiáng)氧化性）（2）2HI+H2SO4（濃）I2+SO2↑+2H2O（表現(xiàn)強(qiáng)氧化性）（3）2NaBr+2H2SO4（濃）Na2SO4+Br2↑+SO2↑+2H2O（表現(xiàn)酸性、強(qiáng)氧化性）（4）2FeO+4H2SO4（濃）Fe2（SO4）3+SO2↑+4H2O（表現(xiàn)酸性、強(qiáng)氧化性）考點(diǎn)四：酸雨的形成及防治例4．（2021?廣東中山高一上期末檢測(cè)）（1）大氣中SO2含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致雨水中含有_________（填化學(xué)式）而危害植物和建筑物。工廠排放的SO2尾氣用飽和Na2SO3溶液吸收可得到重要化工原料NaHSO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。（2）氨法脫硫技術(shù)可吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，同時(shí)制得硫酸銨。主要的工藝流程如圖所示：吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。（3）SO2是空氣質(zhì)量報(bào)告的指標(biāo)之一，可用SO2還原KIO3生成I2的反應(yīng)測(cè)定空氣中SO2含量，每生成0.01molI2，參加反應(yīng)的SO2為_(kāi)______mol?！舅季S拓展】工業(yè)上吸收廢氣中SO2氣體的方法（1）生石灰固硫法CaO+SO2CaSO3，2CaSO3+O22CaSO4（2）石灰乳洗滌法Ca（OH）2+SO2CaSO3↓+H2O，2CaSO3+O22CaSO4（3）氨水脫硫法SO2+2NH3·H2O（NH4）2SO3+H2O，SO2+NH3·H2ONH4HSO3（NH4）2SO3+H2SO4（NH4）2SO4+SO2↑+H2O2NH4HSO3+H2SO4（NH4）2SO4+2SO2↑+2H2O考點(diǎn)五：硫酸根離子的檢驗(yàn)例5．（2021·泰安高一檢測(cè)）比較下述實(shí)驗(yàn)方案，能判斷溶液中一定含有SO42－的事實(shí)是（）。A．取少量試樣溶液，加入用鹽酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成B．取試樣溶液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解C．取少量試樣溶液，加入Ba（NO3）2溶液，有白色沉淀生成D．取少量試樣溶液，加入足量鹽酸，無(wú)沉淀產(chǎn)生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成【思維拓展】SO42－的檢驗(yàn)1．正確操作2．雜質(zhì)離子的干擾（1）Ag+干擾鹽酸酸化能防止Ag+干擾，因?yàn)锳g++Cl－AgCl↓。（2）CO32－、SO32－、PO43－干擾因?yàn)锽aCO3、BaSO3、Ba3（PO4）2也是白色沉淀，與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強(qiáng)酸中（如BaCO3+2H+H2O+CO2↑+Ba2+）。【特別提醒】檢驗(yàn)SO42－時(shí)，必須用酸酸化但不能用HNO3酸化，因硝酸能將SO32－氧化成SO42－?！具^(guò)關(guān)檢測(cè)】一、選擇題1．（2021·福建師大附中高一上期中）下列對(duì)酸雨的敘述不正確的是（）。A．酸雨是指pH＜5.6的雨水B．化石燃料的過(guò)度使用是酸雨形成的主要原因C．飄塵在酸雨的形成過(guò)程中起到氧化劑的作用D．開(kāi)發(fā)新能源是控制酸雨的重要措施之一2．（2020?上海學(xué)業(yè)考試真題）常溫下，將鐵片放到濃硫酸中，下列敘述正確的是（）。A．溶液呈黃色B．鐵片變輕C．鐵片表面產(chǎn)生大量氣泡D．鐵片表面產(chǎn)生致密的氧化膜3．檢驗(yàn)?zāi)澄粗芤褐惺欠窈蠸O42－的下列操作中，合理的是（）。A．先加硝酸酸化，再加氯化鋇溶液B．先加硝酸酸化，再加硝酸鋇溶液C．先加鹽酸酸化，再加氯化鋇溶液D．先加鹽酸酸化，再加硝酸鋇溶液4．條件的改變可能會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響。下列在一定條件下，一種反應(yīng)物過(guò)量，另一種反應(yīng)物仍不能完全反應(yīng)的是（）。A．過(guò)量的氫氣與氧氣B．過(guò)量的濃鹽酸與二氧化錳C．過(guò)量的銅與濃硫酸D．過(guò)量的鋅與18mol·L－1硫酸5．濃硫酸對(duì)皮膚粘膜具有很強(qiáng)的腐蝕性，使用時(shí)慎用。下列事實(shí)與濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)（括號(hào)中）對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是（）。A．在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大（難揮發(fā)性）B．在加熱條件下銅與濃硫酸反應(yīng)（強(qiáng)氧化性、酸性）C．蔗糖與濃硫酸反應(yīng)中有海綿狀的炭生成（吸水性）D．濃硫酸可用來(lái)干燥某些氣體（脫水性）6．（2018·海南高考）用濃硫酸配制稀硫酸時(shí)，不必要的個(gè)人安全防護(hù)用品是（）。A．實(shí)驗(yàn)服B．橡膠手套C．護(hù)目鏡D．防毒面罩7．下列可用濃H2SO4干燥的氣體有：①H2；②SO2；③H2S；④Cl2；⑤NH3；⑥HCl；⑦CO2；⑧HBr；⑨CO（）。A．①②④⑥⑧⑨B．①②④⑥⑦⑨C．①②④⑥⑦⑧D．全部8．（2021·北京豐臺(tái)區(qū)高一上期末）下列實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論不正確的是（）。實(shí)驗(yàn)Ⅰ實(shí)驗(yàn)Ⅱ?qū)嶒?yàn)Ⅲ產(chǎn)生大量無(wú)色氣體鐵片表面迅速變暗，之后無(wú)明顯變化加熱后產(chǎn)生大量無(wú)色有刺激性氣味的氣體A．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中氣體是H2B．實(shí)驗(yàn)Ⅱ中沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中氣體是SO2D．濃度、溫度影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象9．（2021·江蘇無(wú)錫高一上期末）下列離子方程式書(shū)寫(xiě)正確的是（）。A．氯化鐵溶液中通入硫化氫，有淡黃色沉淀生成：Fe3++H2S＝Fe2++2H++S↓B．過(guò)量的SO2通入NaOH溶液中：SO2+2OH－＝SO32－+H2OC．銅片在加熱條件下與濃硫酸反應(yīng)：Cu+SO42－+4H+Cu2++SO2↑+2H2OD．SO2使溴水褪色：SO2+Br2+2H2O＝SO42－+2Br－+4H+10．利用Cu和濃硫酸反應(yīng)，制備并檢驗(yàn)SO2，下列裝置正確的是：①制備SO2；②檢驗(yàn)和收集SO2；③稀釋反應(yīng)后溶液（）。A．①②B．②③C．②D．③11．實(shí)驗(yàn)室有一瓶固體M的標(biāo)簽右半部分已被腐蝕，剩余部分只看到“Na2SO”字樣。已知固體M只可能是Na2SO3或Na2SO4。若取少量固體M配成溶液，下列試劑不能用于鑒定M的是（）。A．Ba（OH）2溶液B．稀鹽酸C．稀硫酸D．酸性KMnO4溶液12．酸雨的形成是一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和光學(xué)化學(xué)過(guò)程，在清潔空氣、污染空氣中形成硫酸型酸雨的過(guò)程如下：下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．光照能引發(fā)酸雨的形成B．所涉及的變化均為氧化還原反應(yīng)C．污染空氣能加快酸雨的形成D．優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)能有效遏制酸雨污染13．（2021·廣東省廣州市高一上學(xué)期期末）部分含硫物質(zhì)的分類與相應(yīng)的化合價(jià)關(guān)系如圖，下列推斷不合理的是（）。A．b可與f反應(yīng)生成aB．b既可被氧化，也可被還原C．酸雨包括e→d的轉(zhuǎn)化D．d的濃溶液與Cu反應(yīng)可生成c14．（2021·安徽安慶高一期末檢測(cè)）二氧化硫的減排與回收已成為環(huán)保領(lǐng)域急需解決的重大課題，某研究團(tuán)隊(duì)提出如下還原脫硫流程：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．“脫硫塔”反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1B．S2、S4、S6和S8互為同素異形體C．“再生塔”需將CaSO4和煤粉碎處理，使其充分接觸D．M可以循環(huán)使用15．將3.2gCu投入100mL稀硫酸中加熱，沒(méi)有明顯變化，若邊加熱邊緩緩加入一定量H2O2，金屬Cu逐漸溶解，則下列說(shuō)法正確的是（）。A．反應(yīng)過(guò)程中有刺激性氣味的氣體生成B．H2O2對(duì)Cu和稀硫酸的反應(yīng)起催化作用C．若Cu和硫酸恰好完全反應(yīng)，則稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/LD．反應(yīng)中硫酸既表現(xiàn)出酸性有表現(xiàn)出氧化性二、非選擇題16．形成酸雨的原理之一可簡(jiǎn)單表示如下：回答下列問(wèn)題：（1）酸雨的pH________5.6（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）D物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)_______。（3）反應(yīng)②的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________。（4）現(xiàn)有某地含C酸雨水樣1m3，其中c（H+）＝0.005mol·L－1，若用生石灰處理該水樣至中性，理論上需生石灰________kg。17．在下述轉(zhuǎn)化關(guān)系中，已知B、D都是淡黃色固體，且A與D為單質(zhì)，并可反應(yīng)生成離子化合物。試回答：（1）G的化學(xué)式為_(kāi)_______；（2）寫(xiě)出B的陰離子的化學(xué)式______________。（3）寫(xiě)出B+水→C的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________________。（4）B和E反應(yīng)也可生成H，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________。18．（2021·廣州高一檢測(cè)）已知銅和濃硫酸可以在加熱條件下發(fā)生如下反應(yīng)（反應(yīng)方程式已配平）：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+A↑+2H2O。試通過(guò)計(jì)算和推理完成下面的空白：（1）A物質(zhì)可以導(dǎo)致酸雨的形成。A應(yīng)該屬于________（用字母代號(hào)填寫(xiě)）。a．酸b．堿c．鹽d．酸性氧化物e．堿性氧化物（2）A物質(zhì)可以使酸性KMnO4溶液褪色，此反應(yīng)中________（填寫(xiě)化學(xué)式，下同）失去電子，氧化劑是________。（3）足量的銅片與10mL18mol·L－1的濃硫酸充分反應(yīng)，如果該反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了0.1mol電子，生成的CuSO4的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol，生成的A氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為_(kāi)_______L（假設(shè)氣體全部逸出）。（4）計(jì)算：將反應(yīng)后得到的溶液與足量Ba（OH）2溶液混合，充分反應(yīng)。反應(yīng)后所得沉淀的質(zhì)量為_(kāi)_______g。19．（2021·浙江嘉興高一檢測(cè)）某化學(xué)課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）B是用來(lái)收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫(huà)全，請(qǐng)將裝置圖補(bǔ)充完整。（2）實(shí)驗(yàn)中他們?nèi)?.4g銅片和12mL18mol·L－1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)停止，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組中的同學(xué)認(rèn)為還有一定量的硫酸