专题4 硫与环境保护 第一单元 第2课时　硫酸的制备与浓硫酸的性质高一化学课件（苏教版2019）

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第2课时　硫酸的制备与浓硫酸的性质课程目标1. 知道工业生产硫酸的基本原理。2．了解浓硫酸的特性。3．了解硫酸的应用。图说考点内容索引0101.学业基础——自学·思记·尝试02.核心素养——合作·探究·分享0203.学考评价——夯实·测控·演练0304.课时作业（十九）0401.学业基础——自学·思记·尝试章节副标题01学业基础——自学·思记·尝试[新知预习]一、硫酸的工业制备古代采用加热胆矾__________或绿矾__________的方法制取硫酸。目前工业制硫酸主要采用接触法。CuSO4·5H2O 1．主要设备和流程沸腾炉 接触室 吸收塔SO3＋H2O===H2SO42．接触法制硫酸二、硫酸的性质和用途1．浓硫酸的物理性质无色黏稠、油状液体较高难挥发易溶2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑红2H＋＋CuO===Cu2＋＋H2OH＋＋OH－===H2O 2.稀硫酸的化学性质3．浓硫酸的特性(1)实验探究：吸水黑膨胀褪色脱水氧化还原溶解气泡变蓝褪色强氧化(2)特性：①吸水性：浓硫酸具有很强的吸水性，可用作________。②脱水性：将________中的H、O元素按原子个数比________脱出。③强氧化性：干燥剂有机物2∶1钝化  4．硫酸的用途(1)制造化肥、医药、农药。(2)金属矿石的处理、金属材料的表面清洗。(3)制取硫酸盐，制取易挥发性酸。(4)化学试剂。5．几种重要的硫酸盐及其用途(1)硫酸钙①化学式：石膏__________，熟石膏__________。②熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固，转化为坚硬的________。③石膏常用于制作________和医疗上用的________。在水泥生产中，可用石膏调节水泥的________。CaSO4·2H2O2CaSO4·H2O石膏各种模型石膏绷带凝结时间(2)硫酸钡①硫酸钡不容易被________透过，在医疗上可用作检查肠胃的内服药剂，俗称“________”。②硫酸钡可用作________，并可作高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。X射线钡餐白色颜料(3)硫酸亚铁①硫酸亚铁的结晶水合物俗称________，其化学式为__________。②在医疗上硫酸亚铁可用于生产防治___________的药剂。③在工业上它还是生产___________和____________的原料。绿矾FeSO4·7H2O缺铁性贫血铁系列净水剂颜料氧化铁红[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)用硫铁矿制硫酸的三步反应均为氧化还原反应。(　　)(2)浓H2SO4常温下与铝、铁不反应。(　　)(3)一定量的浓硫酸与铜反应时，即使铜过量，浓硫酸也不会完全反应。(　　)(4)浓H2SO4有脱水性，所以常用作干燥剂。(　　)(5)浓H2SO4与木炭反应既表现氧化性又表现出酸性。(　　)××√××2．在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是(　　)A．从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式B．从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气D．从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸答案：C解析：首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的，即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下，而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。3．观察如图，并回答下列问题：(1)该设备的名称叫________。(2)矿石粉碎成细小矿粒的目的是：①_________________________________________________________，②________________________________________________________。(3)该设备中发生反应的化学方程式____________________________。沸腾炉增大矿石跟空气的接触面积，使之燃烧充分提高原料的利用率 4．(1)填写硫酸在下列用途或反应中表现的性质(用字母填在横线上)。A．难挥发性　 B．强酸性 C．吸水性　 D．脱水性E．强氧化性　 F．催化作用①浓硫酸可用作气体干燥剂________；②往晶体硫酸铜中加浓硫酸，晶体变白________；③实验室制硝酸________；(化学方程式为NaNO3 +H2SO4===HNO3↑+NaHSO4)④浓硫酸与铜反应________；⑤浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后又变黑________。CCABBEBDSO2和H2浓硫酸与锌反应放出SO2气体，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，锌与稀硫酸反应放出H2(2)用过量的锌与浓硫酸反应时，可能产生的气体有________，理由是____________________________。02.核心素养——合作·探究·分享章节副标题02核心素养——合作·探究·分享提升点1硫酸制备中反应与条件的控制例1 某小组同学设计如下装置来检验SO2与O2反应后混合气体的成分。已知：SO3遇水剧烈反应，放出大量热，产生酸雾；98.3%的浓H2SO4可以吸收SO3和酸雾。供选试剂：蒸馏水、0.5 mol·L－1 BaCl2溶液、98.3%的浓H2SO4、2.0 mol·L－1 NaOH溶液、酸性KMnO4溶液。(1)c中应选用的试剂是____________________，e中试剂的作用是____________，f中收集的气体是________。(2)某同学提出用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓H2SO4，请你评价该方案是否可行，若可行不必说明理由；若不可行，简述其理由：___________________________________________________________。0.5 mol·L－1 BaCl2溶液检验和除去SO2O2SO3与NaHSO3反应生成SO2，干扰对原混合气体中SO2的检验解析：该装置中a可干燥SO2、O2并使两者充分混合，控制气体流速；b为SO2与O2的反应装置；c可验证反应后混合气体中含有SO3，所以c中试剂是0.5 mol·L－1 BaCl2溶液；d的作用是吸收SO3和酸雾；e的作用是通过酸性高锰酸钾溶液吸收SO2而褪色(或变浅)，检验和除去混合气体中的SO2；f中收集的气体是氧气。(2)用饱和NaHSO3溶液代替98.3%的浓硫酸，不可行，其理由是SO3与NaHSO3反应生成SO2，干扰对原混合气体中SO2的检验。[提升1]　工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔，下图中的装置是仿照工业上制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。请回答下列问题：(1)写出沸腾炉内煅烧黄铁矿的化学方程式：___________________________________。 (2)图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的____________、____________。(3)从乙装置中出来的气体有________________。(4)丙装置的作用为________，丁中的现象为__________。吸收塔SO2、O2、SO3吸收SO3有酸雾产生接触室(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是______________。(6)假设在煅烧黄铁矿(含FeS2矿石)时，有5%的硫损失，在SO2的催化氧化过程中，有92%的SO2转化为SO3，在吸收塔中损失SO3的质量分数为0.6%。现有含FeS2 95%的黄铁矿100 t，则可制得98%的浓硫酸________t。缺少尾气吸收装置137.5 状元随笔　若在反应过程中有有毒气体产生，一定要有尾气吸收装置；计算生成的硫酸可利用关系式：FeS2～2H2SO4。关键能力1.接触法制硫酸的原理三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。(1)化学平衡原理：增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。(化学平衡移动内容将在《化学反应原理》中学习)(2)热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。(3)逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。 (2)多步反应计算①关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量(或质量)之比，列出关系式，即可一步计算。②元素守恒法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数的关系，如FeS2～2H2SO4、S～H2SO4。特别提醒对于接触法制硫酸要熟记四个“三”，即“三阶段，三设备，三反应，三原理”。提升点2　浓硫酸和稀H2SO4对比例2 某学习小组在鉴别浓硫酸和稀硫酸时，设计了如下方案：(1)其中可行的是__________(填序号)。(2)其中稍作改进就能成为可行方案的是________，改进方法是______________________。(3)完全错误的是________，因为____________________。乙加热丁硫酸是高沸点酸，不挥发解析：(1)甲、丙、戊分别利用浓硫酸的脱水性、溶解时放出大量的热、吸水性设计，方案可行。(2)乙中常温下铝遇浓硫酸使铝钝化，加热即可反应。而常温下铝片可与稀硫酸反应产生H2。(3)丁错误，挥发性酸遇浓氨水才能产生白烟，浓硫酸不属于挥发性酸。甲、丙、戊状元随笔　浓硫酸吸水性和脱水性的区别：吸水性：浓硫酸吸取物质中本身存在的水或结晶水的性质。脱水性：浓硫酸将组成有机物的H、O元素按原子个数比2 ∶1以“H2O”的形式脱去的性质。由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。[提升2]　下列关于浓硫酸的说法中，正确的是(　　)A．浓硫酸与铜共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性B．浓硫酸有强氧化性，一定量的浓硫酸与足量的锌反应，不会有氢气产生C．浓H2SO4具有吸水性，可以干燥任何气体D．浓H2SO4是一种难挥发性酸，而HCl、HI、H2S是挥发性酸，可以用浓H2SO4分别与NaCl、KI、FeS等反应制取HCl、HI、H2S等气体答案：A 状元随笔　浓硫酸与锌反应，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐减小，稀硫酸的性质与浓硫酸的性质不同。浓硫酸强氧化性的表现1．与金属的反应(1)Fe、Al的钝化常温下，当Fe、Al遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。(2)与氢之前的活泼金属反应Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O规律：①浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；②浓硫酸一旦变稀，就发生：Zn+H2SO4 ===ZnSO4＋H2↑。(3)与氢之后的不活泼金属(除Au、Pt外)反应Cu＋2H2SO4(浓)△CuSO4＋SO2↑＋2H2O规律：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；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。 3．与还原性化合物的反应常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化。 03.学考评价——夯实·测控·演练章节副标题03学考评价——夯实·测控·演练1．在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室，按图所示密闭体系中气流的流向，则A处流出的气体为(　　)A．SO2 B．SO3、O2 C．SO2、O2 D．SO2、SO3答案：C解析：进入热交换器预热的是SO2和O2的混合物，据此可排除A、B、D。在预热过程中，混合气体虽具备了合成SO3的温度，但无催化剂，因此A处流出的气体中应无SO3。2．某实验小组同学用下图所示装置制取少量SO2并验证其漂白性，下列说法错误的是(　　)A.试管甲中发生反应时，H2SO4既显氧化性又显酸性B．在试管乙中SO2将品红氧化，从而使溶液褪色C．浸有碱液的棉花的作用是吸收过量的SO2，防止污染空气D．实验结束后，取下试管乙，置于酒精灯火焰上加热，溶液恢复红色答案：B 3．下列对浓硫酸的叙述正确的是(　　)A．常温下，浓硫酸与铁、铝不反应，所以铁质、铝质容器能盛放浓硫酸B．浓硫酸具有吸水性，能使蔗糖炭化C．浓硫酸和铜片加热既表现出酸性，又表现出氧化性D.浓硫酸与亚硫酸钠反应制取SO2时，浓硫酸表现出强氧化性答案：C解析：A项，常温下浓硫酸能使铁、铝钝化，故可用铁质、铝质容器盛放浓H2SO4。B项，浓硫酸使蔗糖炭化，体现了浓硫酸的脱水性。C项，铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，部分H2SO4被还原生成SO2，起氧化剂的作用，还有一部分H2SO4生成CuSO4，起酸的作用。D项，实验室中用浓硫酸与固体亚硫酸钠反应来制取二氧化硫，在两种反应物中硫元素处于相邻价态，根据氧化还原反应规律知，它们之间是不可能发生氧化还原反应的，应为复分解反应，其原理是用难挥发性酸制易挥发性酸，强酸制弱酸。因而在此反应中浓硫酸表现的是难挥发性和酸性。4．把1 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧，反应完全后得0.78 g残渣，则此黄铁矿的纯度是(　　)A．33% B．66%C．78% D．88%答案：B  答案：D解析：A项，浓硫酸具有吸水性，但由于其具有强氧化性和酸性，故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(NH3)；B项，金属与浓硫酸反应时，生成相应的盐、SO2和H2O，此时浓硫酸显酸性和强氧化性，而与S、C等非金属单质作用时，由于没有盐生成，故只显强氧化性；C项，Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度逐渐降低，当反应到一定程度变为稀硫酸时，反应自行停止，故产生的SO2不足22.4 L；浓硫酸遇水放出大量热，所以浓硫酸与水及含水的液体混合时，应将浓硫酸缓缓注入水或含水液体中，D正确。答案：C6．某同学设想用如图所示装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到实验目的的是(　　)解析：盛有水的烧杯中水的量减少可以证明浓硫酸具有吸水性，A正确；滤纸片脱水炭化可以证明浓硫酸具有脱水性，B正确；Cu与浓H2SO4常温下不反应，加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，C错误；U形管中水面右高左低，说明浓硫酸溶解时放出大量的热，使锥形瓶中压强增大，D正确。7.某小组同学为探究铜跟浓硫酸的反应情况，并收集一瓶反应产生的气体，设计了如图所示装置。实验中他们取6.4 g铜片与12 mL 18 mol·L－1浓硫酸放在圆底烧瓶中加热，直到反应完毕仍发现烧瓶中有铜剩余。(1)为防止空气污染，请补画如图虚框中的实验装置，并注明所需要的试剂名称。(2)写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：_____________________________________。(3)该小组认为铜片未完全溶解，则瓶中可能还有一定量的硫酸剩余，其原因是：__________________________________________________________。(4)为证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，可选用下列药品中的________(填写字母序号)。A．铁粉　　　B．BaCl2溶液　　　C．银粉  反应过程中H2SO4被不断消耗，且生成的水逐渐增多使浓硫酸浓度变稀，至一定浓度时就不再与铜片反应A练后感悟浓、稀硫酸的鉴别方法04.课时作业（十九）章节副标题04一、选择题(每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共24分)1．某研究小组成员设计鉴别浓硫酸和稀硫酸的如下方案，不合理的是(　　)答案：B解析：向稀H2SO4中加入金属铝片后，产生无色无味气体，B错误。2.下图所示，从实验开始到过一段时间后，不可能的实验现象是(　　)A．新鲜苹果很快会干瘪B．胆矾晶体表面变白C．小试管内有晶体析出D．pH试纸最终变红答案：D解析：A、B、C三个选项都涉及浓H2SO4的吸水性，B项的“变白”是失去结晶水形成的无水CuSO4，C项由于饱和溶液的溶剂减少，所以析出晶体，D项涉及浓H2SO4的脱水性，pH试纸最终会变黑。3．下列关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是(　　)A．在反应中，浓硫酸只表现出氧化性B．此反应属于非氧化还原反应C．在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性D．每1 mol铜参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2答案：C 4．下列说法不正确的是(　　)A．硫酸厂应该建在靠原料产地近的地区B．接触法制硫酸的主要步骤是造气、接触氧化和三氧化硫的吸收C．SO2的接触氧化应在常压下进行D．工业“三废”的综合利用不仅减少污染，还获得有用的副产品答案：A5．下列事实与浓硫酸体现出的性质(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(脱水性)B．在加热条件下铜与浓硫酸反应(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(不挥发性)答案：B解析：选项A，体现出的是浓硫酸的吸水性。选项B，Cu被浓 H2SO4氧化生成Cu2＋，体现了浓硫酸的强氧化性，生成CuSO4，体现了H2SO4的酸性。选项C，体现出的是浓硫酸的脱水性。选项D，体现出的是浓硫酸的吸水性。6．一定量的Cu粉与浓H2SO4共热产生SO2气体的体积为2.24 L(标准状况下)，下列情况不可能的是(　　)A．加入Cu的质量等于6.4 gB．加入浓H2SO4中含溶质为0.2 molC．加入Cu的质量大于6.4 gD．加入浓H2SO4中含溶质多于0.2 mol答案：B解析：随着反应进行，浓H2SO4会变为稀H2SO4，稀H2SO4在加热条件下难与Cu反应产生SO2；产生1 mol SO2气体，消耗Cu为1 mol。7．下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中正确的是(　　)A．常温时都能与铁发生反应，放出气体B．加热时都能与铜发生反应C．都能作为气体干燥剂D．硫元素的化合价都是＋6价答案：D解析：常温时浓硫酸使铁钝化，加热时浓H2SO4和稀H2SO4都能与Fe发生反应，放出气体；铜与稀硫酸常温和加热时都不反应；浓硫酸有吸水性可以作干燥剂，稀硫酸不能作干燥剂。8．下列关于工业制硫酸的说法中，不正确的是(　　)A．黄铁矿燃烧前要粉碎，因为大块黄铁矿不能燃烧B．主要设备是沸腾炉、接触室、吸收塔C．SO2氧化成SO3需要催化剂D．SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以使SO3吸收完全答案：A解析：A项，将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，错误；B项，黄铁矿制SO2在沸腾炉中进行，SO2制SO3在接触室中进行，SO3的吸收在吸收塔中进行，正确；C项，SO2在催化剂作用下被O2氧化成SO3，正确；D项，SO3用98.3%的浓硫酸吸收，能防止形成大量酸雾，提高SO3的吸收率，正确。二、非选择题(共36分)9．(10分)以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整：4________＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2。(2)接触室中发生反应的化学方程式是_________________________。FeS22SO2＋O2 2SO3 (3)吸收塔中发生反应的化学方程式是__________________________。(4)吸收塔排出的尾气需先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO2和铵盐。SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是_______________________________________________________。SO3＋H2O===H2SO4  10．(14分)某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料，采用多种方法制取硫酸铜，制备方法如下：方法一(1)浓硫酸试剂瓶上适合贴上的标签是________(填字母)。D解析：浓硫酸有强烈的腐蚀性，故选D。(2)甲同学取6.4 g铜片和10 mL 18 mol·L－1浓硫酸，放在试管中共热时发现，铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液，而是试管底部看到灰白色沉淀。甲同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分，设计下列实验：实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水，边加边搅拌。实验现象：_______________________________________。实验结论：所得灰白色固体的化学式为______________。灰白色物质溶解，溶液变为蓝色CuSO4解析：浓硫酸有吸水性、脱水性，在试管底部看到灰白色沉淀是浓硫酸与铜反应生成的无水硫酸铜。(3)乙还观察到加热过程中，试管内壁上部析出少量淡黄色固体物质，持续加热，淡黄色固体物质又慢慢地溶于浓硫酸而消失。淡黄色固体消失的原因是(用化学方程式回答)______________________________。直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余，乙根据自己所学的化学知识，认为试管中还有硫酸剩余。他这样认为的理由是_________________________________________________________。 随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，溶液由浓变稀，稀硫酸不能与铜发生反应解析：反应中生成的淡黄色固体是硫，持续加热，硫被浓硫酸氧化。 产生等量的硫酸铜，消耗的硫酸更少不产生有毒气体SO2解析：丙同学用H2SO4的量少，且没有二氧化硫有毒气体产生。方法三(5)丁同学取一铜片和稀硫酸放在试管中，再向其中滴入双氧水发现溶液逐渐呈蓝色，写出反应的化学方程式：_________________________________。H2SO4＋Cu＋H2O2===CuSO4＋2H2O解析：铜片有还原性，能被氧化成铜离子，过氧化氢有氧化性，能被还原为水，稀硫酸提供氢离子。11．(12分)某化工厂使用一种含杂质为25%的硫铁矿生产硫酸，已知硫铁矿与氧气反应的化学方程式为4FeS2＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2。(1)根据硫酸工业生产中各步反应的化学方程式，分析1 mol FeS2完全转化为________mol SO2，假设SO2与氧气在一定条件下完全反应能生成________mol SO3，SO3被水完全吸收后能生成________ mol H2SO4。222 答案：1.25解析：设生成98%的浓硫酸x t。FeS2　　　　～　　　　2H2SO4 120 196 1 t×(1－25%) x×98% 解得，x＝1.25。(2)若取1 t该矿石，可制得98%的浓硫酸多少t？(假设生产过程中硫的损失不计)感谢观看Thank you