上海高中化学高一下学期第五章第3节 硫酸Word格式.docx
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1夺取出来,这就是浓硫酸的脱水性。
如浓硫酸能使某些含C、H、O的有机化合物碳化。
③强氧化性
浓硫酸中+6价的硫元素会夺取电子(呈现强氧化性),一般被还原成+4价硫元素的化合物(SO2),所以浓硫酸称为强氧化性酸。
例如木炭及铜都不跟稀硫酸反应,但它们都能跟浓硫酸发生反应。
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
【注意】条件不同,反应产物也不同。
例如在加热条件下,浓硫酸能跟大多数金属起反应,生成相应的硫酸盐、二氧化硫和水。
在常温下,浓硫酸跟某些金属(如铁、铝)接触时,能够在金属表面生成一层致密的氧化物,从而阻止内部金属继续跟浓硫酸发生反应。
这种现象称为“钝化”。
因此,冷的浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。
3.浓硫酸的用途
(1)硫酸是最重要的化工原料之一,它具有较高的沸点,用浓硫酸能制得盐酸、硝酸和其他一些强酸。
NaCl+H2SO4(浓)
NaHSO4+HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)
NaHSO4+HNO3↑
(2)在化肥生产上,硫酸主要用来制造磷肥;
(3)在日用化工生产中,硫酸常用于合成洗涤剂;
(4)利用硫酸的高沸点,可以制取挥发性的酸,如氢氟酸等。
(5)硫酸还用来制备各种药物、农药、染料和精炼石油等。
(二)常见的硫酸盐
1.几种重要的硫酸盐
硫酸盐
结晶水合物
俗名
主要用途
BaSO4
—
重晶石
作白色颜料、“钡餐”
CaSO4
CaSO4·
2H2O
2CaSO4·
H2O
生石膏(石膏)
熟石膏
制粉笔、模型、雕像、石膏绷带,水泥生产
2H2O→2CaSO4·
H2O+3H2O
CuSO4
CuSO4·
5H2O
蓝矾、胆矾
制农药、电镀液、检验酒精中是否含有少量水、制备各种含铜化合物
KAl(SO4)2
KAl(SO4)2·
12H2O
明矾
净水剂
2.SO42-的检验
检验某未知溶液中是否含有SO42-,这不是一个简单问题。
它涉及试剂选择和操作程序两个关键点的合理
组合。
因为,除应考虑Ag+。
的常规干扰外,还必须考虑SO32-、CO32-、PO43-等离子的干扰。
(1)原理:
利用Ba2++SO42-→BaSO4↓(白色),BaSO4具有不溶于盐酸、硝酸的特性。
(2)试剂:
可溶性钡盐BaCl2或Ba(NO3)2;
或Ba(OH)2溶液;
盐酸或稀硝酸。
(3)检验的关键:
既要注意试剂的选择,又要注意操作顺序的优化,方能排除干扰离子的误导,全面考虑,综合分析,正确推导。
(4)检验的方法
其一:
先加检验试剂,后对沉淀酸化;
其二:
先酸化,再加检验试剂:
待测液
,
出现沉淀:
过滤后所得滤液中再滴加BaCl2或Ba(NO3)2溶液
白色沉淀:
含SO42-
不出现沉淀:
再加入BaCl2或Ba(NO3)2溶液
后又出现,白色沉淀:
一定含SO42-
欲使鉴定结果准确无误,关键在于试剂选择和操作程序上均须注意其科学性。
所以,最合理的鉴定方法应该是:
向未知液加入适量HCl(除去Ag+、SO32-、CO32-等);
若出现白色沉淀,则应过滤,保留滤液,弃出沉淀;
向滤液中或未出现沉淀的溶液中加BaCl2溶液,观察是否产生白色沉淀。
若产生白色沉淀,则可证明未知液中含SO42-。
【注意】关于硫酸根离子的检验要注意两点:
(1)酸化时对酸的选择。
不能选硫酸,因为硫酸溶液中含有SO42-离子。
不能选硝酸,因为硝酸能将SO32-氧化成SO42-。
通常选盐酸。
选择盐酸的好处有三个:
(a)是强酸;
(b)非氧化性酸;
(c)盐酸溶液中含有Cl-离子,如果酸化时出现白色沉淀,那证明被测溶液中含有Ag+离子。
(2)检验时要注意滴加顺序,应先滴加盐酸,后滴加Ba2+离子溶液。
因为如果次序颠倒的话,所用的Ba2+离子溶液是BaCl2溶液,出现的白色沉淀可能是AgCl。
二、真题解析
【例1】如果浓硫酸不慎溅到手上,应采用的处理方法是()
(A)用大量水冲洗(B)用氢氧化钠溶液冲洗
(C)用稀氨水冲洗(D)立即用Na2CO3溶液冲洗
【分析】用大量水冲洗,因为水来的方便,虽然浓硫酸遇水放热,溅到手上的量较少,马上冲洗不至于烫伤皮肤。
【答案】A
【例2】长期露置于空气中,质量增加的是()
(A)浓硫酸(B)浓盐酸(C)稀硫酸(D)亚硫酸钠
【分析】浓硫酸有强吸水性,能吸收空气中的水蒸气。
Na2SO3在空气中能发生反应:
2Na2SO3+O2→2Na2SO4,溶液质量增加。
【答案】AD
【例3】鉴别稀硫酸和浓硫酸既简单又可靠的方法是()
(A)加酚酞试液(B)与铜片反应。
(C)加BaCl2溶液和硝酸(D)用玻璃棒各蘸一点滴在纸上
【分析】稀硫酸和浓硫酸都不能使酚酞试液变色;
与BaCl2溶液和硝酸反应都生成白色沉淀;
稀硫酸与铜片不反应,浓硫酸与铜片加热时可反应,但操作不简单;
用玻璃棒各蘸一点滴在纸上;
稀硫酸无明显变化,浓硫酸很快使纸变黑,该法既简单又可靠。
【答案】D
【例4】1molCu和1mol碳分别与足量的浓硫酸反应,下列叙述正确的是()
(A)消耗的硫酸量相同(B)消耗的硫酸量不同
(C)被还原的硫酸量相同(D)被还原的硫酸量不同
【分析】由化学方程式可知
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
1molCu、1molC跟浓H2SO4反应,都消耗2molH2SO4,被还原的H2SO4分别是1mol、2mol。
【例5】指出在下列实验事实或实验现象中,硫酸所表现的性质:
(1)工业上用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸:
____________________________________________;
(2)实验室用锌粒与浓硫酸反应制取氢气:
(3)浓硫酸露置在空气中浓度变小:
_________________________________________________;
(4)浓硫酸与甲酸(HCOOH)共热可制取一氧化碳:
_____________________________________;
(5)浓硫酸使硫酸铜晶体由蓝变白:
(6)浓硫酸与铜反应制取硫酸铜:
___________________________________________________;
(7)浓硫酸与食盐反应制取氯化氢气体:
_____________________________________________;
(8)浓硫酸使蔗糖碳化变黑:
______________________________________________________。
【分析】根据浓H2SO4的性质,难挥发性、吸水性,脱水性、强氧化性等“对号入座”。
(1)强氧化性:
使Fe、Al表面迅速生成一层氧化膜而钝化。
(2)酸性:
H2SO4在水溶液中电离出H+,2H++Zn→Zn2++H2↑。
(3)吸水性:
吸收空气中的水而浓度减小。
与稀盐酸、浓HNO3露置在空气中浓度变化的原因不同,后者是因为HCl、HNO3易挥发而引起浓度变小。
(4)脱水性:
甲酸(HCOOH)中H与O按2:
1脱去。
(5)吸水性:
吸收固体中的结晶水。
(6)强氧化性、酸性:
反应Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O中,一部分H2SO4表现氧化性,被还原为SO2,另一部分表现酸性,与铜离子形成了盐。
(7)难挥发性、酸性:
用高沸点酸制取低沸点酸。
(8)脱水性:
蔗糖中H和O按2:
1脱出生成水。
【答案】
(1)强氧化性
(2)酸性(3)吸水性(4)脱水性(5)吸水性(6)强氧化性、酸性(7)难挥发
【例6】下列各硫酸盐与其用途的叙述不配的是()
(A)硫酸钡可作为医疗用的“钡餐”(B)明矾可用作净水剂
(C)硫酸铜可用于制农药波尔多液(D)硫酸镁可用于医疗绷带
【分析】本题主要考查常见硫酸盐的用途。
【答案】D
【例7】有一种无色溶液,加入BaCl2溶液,出现白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀木消失。
下列结论中,正确的是()
(A)溶液中一定存在SO42-(B)溶液中一定不存在SO42-
(C)溶液中可能存在SO42-(D)溶液中可能存在Ag+,
【分析】BaCl2溶液中存在Ba2+和Cl-两种主要离子,它们分别与SO42-和Ag+产生白色沉淀,这两种沉淀均不溶于硝酸。
故不能肯定这种无色溶液中存在哪种离子。
【答案】CD
【例8】设计一个只用BaCl2溶液及试管鉴别Na2SO3溶液和稀硫酸的实验,简要写出鉴别过程。
【分析】虽然BaSO3和BaSO4均为白色不溶于水的固体,但前者可溶于酸,而后者不溶于酸。
【答案】各取试样少许,分别置于两支试管A、B中,然后分别向其中加入足量BaCl2溶液,都生成白色沉淀:
Na2SO3+BaCl2→BaSO3↓+2NaCl
H2SO4+BaCl2→BaSO4↓+2HCl
静置两支试管,将A试管中的上层清液注入B试管中,若B中沉淀溶解,并有刺激性气味气体逸出,则说明试管B中原来盛Na2SO3溶液,A试管中是稀H2SO4;
若试管B中无明显现象,则证明试管B中原来盛稀硫酸,试管A中是Na2SO3溶液。
三、课堂练习
1.下列对浓H2SO4的叙述正确的是()
(A)常温下,浓H2SO4与铁、锅不反应,所以铁、铝制容器能盛装浓H2SO4
(B)浓H2SO4具有吸水性,能使蔗糖碳化
(C)浓H2SO4和铜片加热既表现强酸性,又表现出强氧化性
(D)浓H2SO4和Na2SO3反应制取SO2时,浓H2SO4表现出强氧化性
2.mg铜与足量的浓硫酸反应,标准状况下生成nLSO2,则被还原的硫酸是()
(A)m/64mol(B)m/32mol(C)98n/22.4g(D)64n/22.4g
3.将蓝色的胆矾晶体放入浓H2SO4中,现象是()
(A)胆矾溶液变为蓝色溶液(B)胆矾与浓H2SO4反应有SO2放出
(C)蓝色胆矾晶体变为白色固体(D)胆矾与浓H2SO4反应有H2放出
4.硫酸最古老的生产方法是:
把绿矾装入反应器中加热,会流出油状液体,并放出有刺激性气味的气体(SO2),反应器中的固体变为红色,这个变化过程可用两个化学方程式来表示:
(1)____________________________。
(2)____________________________。
5.下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物,填写
下列空白。
(1)如图将装置中①②③三部分仪器酌连接顺序变为②①③,则可以检验出的物质是;
不能检验出的物质是。
(2)如果将仪器的连接顺序变为①③②,则可以检验出的物质是;
(3)如果将仪器的连接顺序变为②③①,则可以检验出的物质是;
6.三位同学设计了下述3个方案,并都认为如果观察到的现象和自己设计的方案一致,即可确定试液中含有SO42-。
方案甲:
试液
白色沉淀
沉淀不溶解
方案乙:
试液
无沉淀
方案丙:
,无沉淀
试评价上述甲、乙、丙三个方案是否严密,并分别简述其理由。
7.某固体混合物可能由KCl、NaNO3、FeCl3、Na2SO4、Ca(NO3)2和K2CO3中的一种或几种组成,现进行如下实验:
①混合物加水后,形成无色透明溶液;
②向①溶液中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,过滤;
③向②中过滤出的白色沉淀中加入稀盐酸,发现沉淀部分溶解;
④向②的滤液中加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解。
根据以上实验,回答:
(1)混合物中一定含有________,理由是。
(2)混合物中一定没有________,理由是。
(3)不能判断是否含有________,理由是。
8.已知某氯化钾固体中含有少量的K2SO4杂质,为了得到较纯的氯化钾固体,设计了以下实验步骤:
(1)将氯化钾固体溶于适量蒸馏水中配制成溶液;
(2)向溶液中滴入稍过量碳酸钾溶液,边滴加边振荡;
(3)向溶液中滴入稍过量氯化钡溶液,边滴加边振荡;
(4)过滤,将白色沉淀滤出;
(5)向滤液中滴加稀盐酸,边滴加边振荡至不再产生气体;
(6)将滤液倒入蒸发皿中加热蒸干,得到晶体。
正确的实验操作程序为__________;
有关的离子方程式:
________________________________。
9.有A、B、C、D、E五瓶无色溶液,它们分别是稀H2SO4、稀HCI、氯化钠溶液、碳酸钠溶液、硫酸钠溶液中的某一种,一学生为鉴别它们,将它们分别取样后依次加入紫色石蕊试液、硝酸钡溶液和稀硝酸,实验结果记录如下:
A
B
C
D
E
紫色石蕊试液
变红
不变红
硝酸钡溶液
无变化
稀硝酸
沉淀溶解生成气体
回答:
(1)A;
B;
C;
D;
E______。
(2)写出反应的离子方程式____________________________________________。
。
。
10.取0.15L未知浓度的浓硫酸,加入铜片后加热,使铜全部溶解,冷却至室温后定容为1L。
取出定容后溶液50mL,加入还原铁粉7.00g,充分反应后共生成气体1.68L(标准状况),溶液下部残渣质量为3.04g,所得溶液是FeSO4溶液。
计算原硫酸的物质的量浓度。
11.重晶石是自然界中的一种矿物,其主要成分是BSO4。
纯净的硫酸钡可供医疗等使用。
下列实验方案是用重晶石和焦炭为原料,制取纯净的硫酸钡。
(矿物中的杂质不与焦炭反应,也不溶于水)
(1)反应①只生成两种生成物,写出诙反应的化学方程式。
(2)反应①中氧化剂是,氧化产物是。
(3)写出反应②与③的化学方程式
②。
③________________________。
(4)该方案②中生成有毒的H2S,应该将此方案进行改进。
要求达到既不产生H2S又能获得纯净BaSO4的要求。
简述改进方法,写出有关反应的化学方程式。
12.将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO4·
2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。
下图是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
(1)本工艺中所用的原料除CaSO4·
2H2O、KCl外,还需要等原料。
(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式。
(3)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还含有(填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料。
(4)过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。
检验滤液中含有CO33-的方法是________。
(5)己知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表:
温度(℃)
20
60
K2SO4溶解的量(g)
7.4
11.1
18.2
60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃,可析出K2SO4晶体g.
(6)氯化钙结晶水合物(CaCl2·
6H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是()
(A)熔点较低(29℃熔化)(B)能导电
(C)能制冷(D)无毒
(7)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是
四、易错题点拨
本节知识在理解与运用中常见的错误是:
1.对浓硫酸与金属参加的氧化还原反应中有关定量关系搞不清而出错;
2.误将Ag+鉴定为SO42-,误将SO32-鉴定为SO42-。
13.向50mL18mol/LH2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量为()
(A)小于0.45mol(B)等于0.45mol
(C)在0.45moI和0.90mol之间(D)大于0.90mol
14.向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,在此悬浊液中加入稀HNO3,白色沉淀未溶解,原溶液中含有。
五、难点突破
一、浓H2SO4与不活泼金属或非金属反应的有关规律
1.反应要加热,否则不反应;
2.还原产物一般是SO2。
一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
3.硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
4.随着反应的进行,硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
5.H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被浓硫酸氧化。
二、浓硫酸、稀硫酸的比较与鉴别
1.比较
名称
浓硫酸
稀硫酸
主要成分
H2SO4分子
H+、SO42-、H2O
氧化性
+6价S,强氧化性
+1价H+,弱氧化性
还原产物
SO2
H2
遇Fe、Al(常温)
钝化
反应
遇Zn
生成SO2
生成H2
遇Cu(加热)
不反应
脱水性
有
无
吸水性
2.鉴别
从浓H2SO4和稀H2SO4性质的差异人手,可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种。
方法一:
取少量蒸馏水,向其中加入少量硫酸试样,如能放出大量热则为浓H2SO4,反之则为稀H2SO4。
方法二:
观察状态,浓H2SO4为黏稠状液体,而稀H2SO4为黏稠度较小的溶液。
方法三:
用手掂掂分量,因为浓H2SO4的密度较大(1.84g•cm-3),相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4,浓H2SO4的质量大得多。
方法四:
取少量试样,向其中投入铁片,若产生大量气体则为稀H2SO4,Fe+2H+→Fe2++H2↑,若无明显现象(钝化),则为浓H2SO4。
方法五:
用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,纸立即变黑(浓H2SO4的脱水性)者为浓H2SO4,另一为稀H2SO4。
方法六:
取少量试样,分别投入胆矾晶体(CuSO4·
5H2O),若晶体有颜色改变(蓝色→白色),则为浓H2SO4(浓H2SO4的吸水性),另一为稀H2SO4。
方法七:
取少量试样,分别投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生,溶液变蓝)为浓H2SO4(浓H2SO4的强氧化性),无现象的是稀H2SO4。
三、怎样理解浓硫酸与稀硫酸的氧化性的不同?
浓硫酸是强氧化性酸,表现强氧化性的是分子H2SO4中的+6价硫元素,还原产物一般是SO2,而稀硫酸只是它电离出的H+,表现出氧化性,还原产物为H2。
浓硫酸能氧化的物质有:
①除Pt、Au外的金属;
②C、S、P等非金属;
③某些还原性化合物如I-、S2-、Fe2+等。
而稀硫酸只能氧化排在金属活动性顺序表中排在氢前边的金属。
故稀硫酸只能说有弱氧化性,不能说是氧化性酸,H+呈现出的氧化性,不能说氧化性酸。
酸中除H、O之外非金属得电子表现出的氧化性才叫氧化性酸,例浓H2SO4、HNO3等。
六、趣味阅读
波尔多液的发现
1878年,欧洲流行一种葡萄霜霉病,不少果园颗粒无收。
但是,法国波尔多城一马路边的果园里,却是葡萄满架,硕果累累。
这是什么原因呢?
原来,由于怕过路人偷摘葡萄,工人就在葡萄上喷了石灰水和硫酸铜,喷后蓝白相间,似乎葡萄害了病,行人就不再偷吃了。
波尔多大学教授米拉特根据这个情况,认为这个果园的葡萄幸免虫害,可能与石灰、硫酸铜有关,便进行深入研究,终于在1885年成功研制了具有强烈杀菌能力的杀菌剂——波尔多液。
金光闪闪的铁棒
在我们身边,经常看见铁制物品,如铁锅、铁轨等:
我们眼中的铁几乎都是“黑色”的,而我学化学的表哥给我表演了个节目,他将铁放进一盆水中,摆来摆去后拿出,铁条变成金条了——金光闪闪,耀眼夺目。
其实,这水不是普通的水,里面放了胆矾。
胆矾的化学名称是硫酸铜,在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥空气中会逐渐风化,加热至150℃时失去全部结晶水而变成无水物,无水物也易吸水转变为胆矾,常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否舍有微量水分。
硫酸铜有毒,它在农业上用作杀菌剂。
一种叫做波尔多液的农药就是用胆矾和石灰配制的。
七、课后作业
1.储存浓H2SO4的铁罐外口出现严重的腐蚀现象,这体现了浓硫酸的()
(A)脱水性和吸水性(B)吸水性和酸性
(C)强氧化性和吸水性(D)不挥发性和酸性
2.铁或铝与冷的浓H2SO4作用发生钝化现象,这是利用浓H2SO4的()
(A)强酸性(B)强氧化性(C)脱水性(D)高沸点
3.下列变化能证明硫酸是强酸的事实是()
(A)能使石蕊试液变红
(B)在硫酸溶液中不存在硫酸分子
(C)在硫酸溶液中存在氢离子和硫酸根离子
(D)能跟锌反应产生氢气
4.将浓硫酸慢
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