化学必修 第一册第2节 硫的转化第3课时导学案

这是一份化学必修 第一册第2节 硫的转化第3课时导学案，共11页。学案主要包含了硫酸与硫酸根离子的检验，酸雨及其防治等内容，欢迎下载使用。


一、硫酸与硫酸根离子的检验
1．稀硫酸的酸性
(1)电离方程式：H2SO4===2H＋＋SO。
(2)写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、
H＋＋OH－===H2O、
＋H＋===CO2↑＋H2O。
2．浓硫酸的特性
(1)吸水性：浓硫酸有强烈的吸水性，常用作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸能将物质中的氢、氧元素按2∶1的比例脱去生成H2O。
(3)强氧化性
3．硫酸的用途
(1)化学实验室中的重要试剂。
(2)重要的化工原料。
①制造化肥、农药、炸药、染料等
②石油精炼、金属加工、浓硫酸作干燥剂等。
4．SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的检验
检验SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的正确操作方法：
先加足量稀盐酸酸化的目的是排除Ag+、、等的干扰。
二、酸雨及其防治
1．酸雨的形成
(1)形成酸雨的主要物质：硫的氧化物。
(2)SO2的来源：化石燃料的燃烧。
pH<5.6的降雨为酸雨。
2．酸雨的危害
(1)湖泊酸化；(2)土壤贫瘠；(3)森林大面积死亡；(4)饮用水中重金属元素含量增加。
3．酸雨的防治措施
(1)对酸性物质的排放加以控制。(2)改变能源结构，开发新能源
1．判断下列说法是否正确：
(1)浓硫酸有脱水性，所以可用浓硫酸作干燥剂。( )
提示：×。浓硫酸作干燥剂是利用了吸水性。
(2)1 L 18.4 ml·L－1的浓硫酸与足量铜反应，生成9.2 ml 二氧化硫气体。( )
提示：×。硫酸变稀即停止反应。
(3)浓硫酸与足量Zn反应的后期可以生成H2。( )
提示：√。Zn与稀硫酸反应生成H2。
2．教材P100“化学与技术”现代制备硫酸的技术与瓦尔特及菲利浦制硫酸在三氧化硫吸收方面有什么不同之处？
提示：瓦尔特及菲利浦都是用水吸收三氧化硫，而现代则是用浓硫酸吸收三氧化硫，以防形成酸雾影响吸收。
3．教材P99“在加热时浓硫酸可与铜、木炭等单质发生反应。”可以向浓硫酸与铜反应后剩余的液体中加水稀释以观察溶液的颜色吗？
提示：不能，反应后的混合液中有大量的硫酸，稀释时应该将混合液加入水中来观察溶液的颜色。
4．某同学做蔗糖的脱水实验
(1)蔗糖逐渐变黑，为什么？
提示：浓硫酸具有脱水性，将蔗糖脱水炭化变黑。
C12H22O1112C＋11H2O。
(2)为什么蔗糖体积会膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状的炭，并能闻到刺激性气味？
提示：浓硫酸具有强氧化性，把C氧化成CO2，并有SO2气体放出。
浓硫酸的强氧化性
化学探究小组在研究Fe与H2SO4的反应时，进行了如图所示的实验。

(1)实验Ⅰ中现象是什么？写出反应的离子方程式。
提示：实验现象是有气泡生成，溶液变为浅绿色；离子方程式为Fe＋2H＋===
Fe2＋＋H2↑。
(2)实验Ⅱ中，铁丝表面迅速变黑，并无其他明显现象。其原因是什么？体现了浓硫酸的什么性质？
提示：变黑是因为浓硫酸使铁丝迅速形成一层致密的氧化物薄膜，这个过程叫钝化；体现了浓硫酸的强氧化性。

(1)实验Ⅲ中，装置C的作用是什么？
提示：作用是吸收尾气中的SO2气体，防止污染环境。
(2)B中的品红溶液红色逐渐褪色，检测到D处有可燃性气体？说明了什么问题？
提示：说明A中生成SO2气体，硫酸变稀后跟铁反应产生H2。
(1)浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，浓硫酸的氧化性源于＋6价的硫元素，被还原得到SO2；
(2)稀硫酸的氧化性源于H＋，被还原得到的产物是H2。
【典例】浓硫酸，俗称坏水，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性、强腐蚀性、难挥发性、酸性、吸水性等。将浓硫酸与下列物质作用时，浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性的是( )
①红热的木炭 ②H2S气体 ③Cu ④FeO ⑤NH3
⑥使木材炭化 ⑦CuSO4·5H2O ⑧对铁、铝的钝化
A．③④ B．①②⑤⑧
C．①②③④⑦ D．以上答案均不正确
【解析】选A。与木炭、H2S反应及Fe、Al钝化时浓硫酸只表现氧化性；浓硫酸与NH3反应时只表现酸性，⑥是浓硫酸的脱水性；⑦是吸水性。③和④符合题意。
(1)本题的“⑧对铁、铝的钝化”是不反应吗？(关键能力——理解与辨析)
提示：“钝化”不是不反应，而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应。在加热条件下，Fe、Al与浓硫酸反应不会“钝化”。
(2)浓硫酸跟氢之前的活泼金属反应有什么规律？(关键能力——归纳与整理)
提示：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性。如
Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O；
②浓硫酸一旦变稀，就只表现酸性。如跟锌反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
(3)浓硫酸与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应有什么规律？(关键能力——归纳与整理)
提示：①反应需加热，否则不反应；
②氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；如：Cu＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
③浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；
④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就会停止。
(4)浓硫酸与非金属(以C为例)反应有什么规律？(关键能力——归纳与整理)
C＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
提示：①反应要加热，否则不反应；
②氧化产物是含氧酸或非金属氧化物，还原产物为SO2；
③浓硫酸只表现氧化性；
④随反应进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。
浓硫酸对皮肤粘膜具有很强的腐蚀性，使用时慎用。下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)对应关系正确的是( )
A．在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大(难挥发性)
B．在加热条件下铜与浓硫酸反应(强氧化性、酸性)
C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(吸水性)
D．浓硫酸可用来干燥某些气体(脱水性)
【解析】选B。敞口放置的浓硫酸质量变大是因为浓硫酸吸水所致，A错误；铜与浓硫酸反应，浓硫酸既表现氧化性又表现酸性，B正确；蔗糖被浓硫酸炭化表现出浓硫酸的脱水性，C错误；浓硫酸用作干燥剂，表现出浓硫酸的吸水性，D错误。
【拔高题组】
1．实验室中有没贴标签的浓H2SO4和稀H2SO4，某同学提出的下列鉴别方法不正确的是( )
A．分别取10 mL溶液，质量大的是浓H2SO4，质量小的是稀H2SO4
B．观察液体流动性，流动性好的是稀H2SO4，油状粘稠的是浓H2SO4
C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液，逐渐变为白色粉末的是浓H2SO4，晶体溶解的是稀H2SO4
D．常温下将Al片分别投入溶液，反应快速放出气体的是浓H2SO4，放出气体慢的是稀H2SO4
【解析】选D。浓硫酸的密度大，稀硫酸密度小，A项正确；浓硫酸为无色粘稠的液体而稀硫酸流动性好，B项正确；浓硫酸具有吸水性，C项正确；铝和浓硫酸在常温下钝化，不易放出气体，D项错误。
2．条件的改变可能会对化学反应产生影响。下列在一定条件下，一种反应物过量，另一种反应物仍不能完全反应的是( )
A．过量的氢气与氧气
B．过量的浓盐酸与二氧化锰
C．过量的铜与浓硫酸
D．过量的锌与18 ml ·L－1硫酸
【解析】选C。A项，在氢气过量的情况下，氧气完全反应；B项，可以加入过量的浓盐酸，使二氧化锰反应完全；C项，浓硫酸随着反应进行变为稀硫酸，稀硫酸不再与铜反应；D项，18 ml·L－1的浓硫酸与锌开始反应产生SO2，随着反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与锌反应产生H2。
2019年11月，在浙江省某地发生一起硫酸槽罐车泄漏事件，从车中流出的硫酸使路边杂草等被腐蚀成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空气中到处弥漫着刺鼻的气味。请用化学知识解释下列问题：
(1)“路边杂草被腐蚀成黑色”其原因是__________________________________。
(2)浓硫酸为不挥发性强酸，为什么说“到处弥漫着刺鼻的气味”？____________
___________________________________________。
【解析】(1)浓硫酸不但具有吸水性，还具有脱水性，可使杂草发生炭化而变黑；(2)浓硫酸虽不具有挥发性，但其还具有强氧化性，可与杂草炭化后的碳反应而生成刺激性气体SO2。
答案：(1)浓硫酸使草炭化 (2)炭化后的碳与浓硫酸反应生成SO2
硫酸根离子的检验
化学兴趣小组做了如下两个对比性实验：
化学兴趣小组做了如下两个对比性实验:
①稀硫酸或Na2SO4溶液现象为有白色沉淀生成,加盐酸后白色沉淀不溶解
②Na2CO3溶液现象为有白色沉淀生成,加盐酸后白色沉淀溶解且放出气体

1．以上对比性实验说明什么问题？
提示：碳酸钡沉淀溶于稀盐酸，而硫酸钡沉淀不溶于稀盐酸。
2．根据上述实验探究，总结检验SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 时如何排除CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的干扰？
提示：待测液无沉淀无气体生成白色沉淀生成
SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的检验
1．正确操作
2．杂质离子的干扰
(1)Ag＋干扰
盐酸酸化能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
(2)CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) 干扰
因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中(如BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。
【特别提醒】
检验SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 时，必须用酸酸化但不能用HNO3酸化，因硝酸能将SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 氧化成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。
【典例】实验备用试剂中可能含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、Cl－。为了检验其中是否含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，除BaCl2溶液外，还需要的溶液是( )
A．H2SO4 B．HCl
C．NaOH D．NaNO3
【解析】选B。因为BaCO3也是一种白色沉淀，因此为了防止CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的干扰，还需要稀盐酸，观察沉淀是否溶解。
设计实验检验某溶液中含有某种离子的实验步骤是什么？ (关键能力——归纳与整理)
提示：设计实验检验某溶液中的离子一般包括以下四步：
①取样品→②滴加试剂→③描述现象→④得出结论。
【备选例题】
实验室有一瓶固体M的标签右半部分已被腐蚀，剩余部分只看到“Na2SO”字样。已知固体M只可能是Na2SO3或Na2SO4。若取少量固体M配成溶液，下列试剂不能用于鉴定M的是( )
A．Ba(OH)2溶液 B．稀盐酸
C．稀硫酸 D．酸性KMnO4溶液
【解析】选A。A项，Ba(OH)2与Na2SO3或Na2SO4反应都能生成白色沉淀，不能鉴定；B项、C项，稀盐酸、稀硫酸都能与Na2SO3反应生成有刺激性气味的SO2气体，而与Na2SO4不反应，可以鉴定；D项，Na2SO3具有还原性，能够使酸性KMnO4溶液褪色，而Na2SO4与酸性KMnO4溶液不反应，可以鉴定。
某同学向某溶液中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再滴入稀盐酸，沉淀不溶解，则该溶液中( )
A．一定有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
B．可能有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 或Ag＋
C．一定无Ag＋
D．可能有CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
【解析】选B。硫酸钡和氯化银均不溶于稀盐酸。
【拔高题组】
1．粗盐中因含有CaCl2、MgCl2和Na2SO4等杂质而容易潮解。某次实验中需除去粗盐中的上述杂质，过程如下：
下列有关说法中，不正确的是( )
A．除去Mg2＋的主要反应：MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl
B．试剂①一定不是Na2CO3溶液
C．检验SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 是否除净：取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液
D．滤液加稀盐酸时只发生反应：HCl＋NaOH===H2O＋NaCl
【解析】选D。Mg2＋用氢氧化钠溶液除去，反应的化学方程式为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，故A正确；因为需要用Na2CO3除去过量的BaCl2，所以试剂①一定不是Na2CO3溶液，故B正确；检验硫酸根离子是否除净的操作为取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成，故C正确；由上述分析可知，滤液中含有过量的Na2CO3和NaOH，故向滤液中滴加稀盐酸时，盐酸会与Na2CO3和NaOH发生反应，故D错误。
2．要确定实验室中的某试剂中是否有硫酸根离子，化学兴趣小组的三位学生设计了下述三个方案，并都认为，如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可确定试液中有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。
方案甲:试液白色沉淀沉淀不溶解
方案乙:试液无沉淀白色沉淀
方案丙:试液无沉淀白色沉淀
试评价上述各种方案是否严密，并分别说明理由。
方案甲：___________________________________________。
方案乙：___________________________________________。
方案丙：____________________________________________。
【解析】掌握好SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 检验过程中药品加入顺序及排除Ag＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的干扰是解题关键。三个方案可作如下分析：(1)方案甲先向试液中加BaCl2溶液，生成的白色沉淀有两种可能：一种可能是与Cl－结合而生成的AgCl，另一种可能是与Ba2＋结合而生成的BaSO4、BaSO3、BaCO3、Ba3(PO4)2(即试液中可能含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) )。上述沉淀中只有BaSO3、BaCO3、Ba3(PO4)2能溶于盐酸，因而此方案不能确定试液中含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。(2)方案乙先向试液中加入盐酸不产生沉淀，这排除了试液中含有Ag＋的可能。然后再向此酸性溶液中加入BaCl2溶液，只有BaSO4不溶于盐酸而生成白色沉淀，排除了其他离子的干扰，因而此方案是正确的。(3)方案丙与方案乙相似，不同之处是用硝酸代替了盐酸，用Ba(NO3)2溶液代替了BaCl2溶液。由于硝酸有强氧化性，可将SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 氧化成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，因此不能排除SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的干扰。
答案：不严密。因为含有Ag＋而不含SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的无色透明溶液，也会出现此方案的现象
严密。因为先加稀盐酸无沉淀可排除Ag＋干扰，且酸性环境可排除SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 与CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 等干扰不严密。因为含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 而不含SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的无色透明溶液，也会出现此方案的现象
1．(2021·日照高一检测)在古代中国，硫酸被称为“绿矾油”。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．蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体
C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D．浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸只表现强氧化性
【解析】选B。浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖中H、O元素以水的比例脱出，从而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性，D错误。
2．(2021·泰安高一检测)浓硫酸有强烈的吸水性，可作干燥剂。下列气体不能用浓硫酸干燥的是( )
A．H2 B．SO2 C．NH3 D．Cl2
【解析】选C。浓硫酸具有酸性，氨气是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，应该用碱石灰干燥。
3．(2021·泰安高一检测)比较下述实验方案，能判断溶液中一定含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的事实是( )
A．取少量试样溶液，加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成
B．取试样溶液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不溶解
C．取少量试样溶液，加入Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成
D．取少量试样溶液，加入足量盐酸，无沉淀产生，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成
【解析】选D。加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成时，原溶液可能含有Ag＋或SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，A项错误；加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加稀硝酸，沉淀不溶解，原溶液中可能含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 或SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) (BaSO3能被HNO3氧化成BaSO4)，也可能含有Ag＋，B项错误；加入Ba(NO3)2溶液，能产生白色沉淀，原溶液中可能含有CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 等，C项错误；当加入足量的盐酸时，无沉淀生成，加入BaCl2生成了白色沉淀，原溶液一定含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，D项正确。
4．(2021·广州高一检测)已知铜和浓硫酸可以在加热条件下发生如下反应(反应方程式已配平)：
Cu＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋A↑＋2H2O。
试通过计算和推理完成下面的空白：
(1)A物质可以导致酸雨的形成。A应该属于________(用字母代号填写)。
a．酸 b．碱 c．盐 d．酸性氧化物 e．碱性氧化物
(2)A物质可以使酸性KMnO4溶液褪色，此反应中________(填写化学式，下同)失去电子，氧化剂是________。
(3)足量的铜片与10 mL 18 ml·L－1的浓硫酸充分反应，如果该反应过程中转移了0.1 ml电子，生成的CuSO4的物质的量为________ ml，生成的A气体在标准状况下体积为________ L(假设气体全部逸出)。
(4)计算：将反应后得到的溶液与足量Ba(OH)2溶液混合，充分反应。反应后所得沉淀的质量为________ g。
【解析】已知铜和浓硫酸可以在加热条件下发生反应：Cu＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋A↑＋2H2O，根据质量守恒定律可以求出A为SO2。
(1)SO2属于酸性氧化物，故选d。
(2)SO2可以使酸性KMnO4溶液褪色，此反应中SO2是还原剂，其中S元素失去电子，氧化剂是KMnO4。
(3)由反应方程式可知，当有2 ml e－转移时，可以生成1 ml CuSO4和1 ml SO2。所以，足量的铜片与10 mL 18 ml·L－1的浓硫酸充分反应，如果该反应过程中转移了0.1 ml电子，生成的CuSO4的物质的量为0.05 ml，生成SO2的物质的量为0.05 ml，0.05 ml SO2在标准状况下的体积为1.12 L。
(4)10 mL 18 ml·L－1的浓硫酸中n(H2SO4)＝0.18 ml，其中有0.05 ml被还原为SO2，由S元素守恒可知，反应后得到的溶液中还有0.13 ml SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，该溶液与足量Ba(OH)2溶液充分反应后可得到0.13 ml BaSO4和0.05 ml Cu(OH)2，所得沉淀的质量为35.19 g。
答案： (1)d (2)SO2 KMnO4 (3)0.05 1.12
(4)35.19