第23讲 硫酸、酸雨及防治-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）

这是一份第23讲 硫酸、酸雨及防治-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材），共60页。PPT课件主要包含了复习目标，内容索引，专项突破，归纳整合，知识回顾等内容，欢迎下载使用。

1.掌握硫酸的性质及应用，掌握SO42-的检验。2.了解硫酸型酸雨的形成及防治方法。
考点一 硫酸、硫酸根离子的检验
考点二 含硫化合物对环境的污染及治理
1. 浓H2SO4稀释方法：
将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌
无色粘稠液体，高沸点(338℃)，难挥发，能与水以任意比互溶
98％，1.84g/cm3，18.4ml/L
2. H2SO4溶液的特点:浓度越大，密度越大，且密度大于1g/cm3
质量分数分别为w1和w2的两H2SO4溶液
写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式：①锌：；②CuO： ；③Cu(OH)2： ；④Na2SO3： .
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑
CuO＋2H＋ = Cu2＋＋H2O
H2SO4=2H+ ＋SO42—
二元强酸，具有酸的通性。
Cu(OH)2 ＋2H＋=Cu2＋＋2H2O
SO32-＋2H＋ = H2O＋SO2↑
Ba2＋＋SO42— = BaSO4↓
⑤BaCl2： 。
2.浓硫酸的三大特性：
将硫酸铜晶体投入浓硫酸中,有何现象?
吸水性、脱水性、强氧化性
敞口放置的浓硫酸，其质量会______，浓度会______。
可用来干燥： 中性气体：H2、O2、CO、CH4、NO等 酸性气体:HCl、 Cl2、 SO2、 CO2等
不能干燥： 碱性气体：NH3 还原性气体：H2S、HBr、HI
①浓硫酸使木屑、棉花、纸屑等炭化
将有机物中H、O按水的组成比(2:1)脱去。
实验: 白糖变成“黑面包”并产生刺激性气味的气体
③浓硫酸在一些有机反应中表现脱水性
主要以H2SO4分子存在,
以H+、SO42—形式存在，
其中S处于最高价具有强氧化性
H+具有酸性和弱氧化性，SO42-很稳定
3)浓硫酸有强氧化性之一
除金、铂外的所有金属,且变价金属氧化到最高价。
铜溶解，表面产生黑色固体，溶液中有灰白色固体生成，产生的气体能使品红溶液褪色(或石蕊试液变红色) 。溶液冷却后稀释变为蓝色。
Cu + H2SO4(浓) —
CuSO4+SO2↑+ H2O
Fe + H2SO4(浓) —
Fe2(SO4)3+ SO2↑+ H2O
Fe+H2SO4(稀) =FeSO4+H2↑
随着反应进行，硫酸由浓变稀，则发生：
Al + H2SO4(浓) —
Al2(SO4)3+ SO2↑+ H2O
2Al+3H2SO4(稀) =Al2 (SO4) 3+H2↑
规律：氧化金属单质时，浓硫酸均一半酸性，一半氧化性
排在H前面的金属与浓硫酸反应，当硫酸变稀，则产生H2
说明: 常温下，Fe、Al遇到冷的浓硫酸发生“钝化”
注意：“钝化”并不是不反应，仍然发生了氧化还原反应
常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属表面生成一层致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。此现象称 “钝化”。
工业上用铁槽车或铝槽车储运浓硫酸！
1.向50mL18ml/L的硫酸中加入足量的铜片并加热， 被还原的硫酸的物质的量(　　) A、等于0.9ml　 　B、大于0.45ml，小于0.9ml 　C、等于0.45ml D、小于0.45ml　  
2.计 算：一定质量的Zn与100ml 18.5ml/L浓H2SO4充分反应，Zn完全溶解，同时生产标况下气体A 33.6L。将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液中H+浓度为0.1ml/L。
A气体的成分是什么？各组分的体积之比为 ？反应共消耗Zn g?反应中转移电子数目为 ？
V(SO2）:V(H2)= 1:4
+6 0
加热时, 浓硫酸也能与某些非金属反应（如C、P、S等）
浓硫酸只体现强氧化性。
n(氧化产物):n(还原产物)=
非金属元素被氧化到它的最高价含氧酸
浓硫酸与非金属反应的规律：
验证碳和浓硫酸反应的产物
无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、品红、澄清石灰水
(Fe2+\I- \ Br- \ S2- 等)
H2S + H2SO4(浓) —
S↓+ SO2↑ + 2H2O
HI + H2SO4(浓) —
I2 + SO2↑ + 2H2O
HBr+H2SO4(浓) —
Br2+SO2↑+2H2O
浓硫酸不能干燥: H2S HBr HI
实验室制备HBr、HI，用浓H3PO4
FeS + H2SO4(浓) —
Fe2(SO4)3 +2S↓+ SO2↑ + H2O
FeO + H2SO4(浓) —
Fe2(SO4)3 + SO2↑ + H2O
Fe(OH)2 + H2SO4(浓) —
（1）用浓硫酸制取的气体
NaCl + H2SO4 (浓）——
NaCl + MnO2 + H2SO4(浓）——
NaNO3 + H2SO4(浓）——
Na2SO3 + H2SO4(70%)——
（2）用稀硫酸制取的气体
Zn + H2SO4——
FeS + H2SO4——
CaF2 + H2SO4 (浓）——
硫酸是世界上用量最大、用途最广的化工基本原料之一，故素有“化学工业之母”之称。
硫酸的消费量被视为一个国家无机工业发展水平的标志
两瓶失去标签的无色液体，只知道其中一瓶是浓硫酸，另一瓶是稀硫酸，请你用尽量多的方法签别它们。 
方法一、观察状态方法二、测量密度方法三、测量溶解时放出的热量方法四、与胆矾作用方法五、滴到纸片（或木条）上方法六、分别与铁片作用方法七、分别与铜片反应方法八、与蔗糖作用方法九、导电性实验……
1.下列有关硫酸的实验或用途中用了硫酸的哪些性质？(1)用浓硫酸作干燥剂干燥CO、SO2、Cl2等气体： __________________。(2)分别用浓硫酸与NaCl(s)、NaNO3(s)反应制取HCl、HNO3： __________。(3)用铝或铁制容器贮存或运输浓硫酸： ___________________。(4)工业上用硫酸与磷酸钙反应制取磷酸： _____________。(5)实验室用铜与浓硫酸反应制取SO2： _________________________。(6)实验室用甲酸与浓硫酸作用制取CO：HCOOH CO＋H2O： ___________。(7)浓硫酸与蔗糖的制取“黑面包”实验： __________________________。
一、浓H2SO4的特性及应用
浓硫酸的酸性、强氧化性
浓硫酸的脱水性、强氧化性
2.下列有机反应中都要使用硫酸。其中哪些使用的是浓硫酸？ 哪些使用的是稀硫酸？(1)苯的硝化　　　　 (2)乙醇的消去(3)乙醇与乙酸的酯化 (4)乙酸乙酯的水解(5)糖类物质的水解 (6)蛋白质的水解(7)油脂的水解
三.硫酸盐、 SO42-的检验
(一)认识几种硫酸盐的俗名
1.石膏(生石膏)：CaSO4•2H2O
2. 熟石膏：2CaSO4•H2O 制模型
3. 皓矾：ZnSO4•7H2O
4.明矾：KAl(SO4)2•12H2O 净化水
5.绿矾：FeSO4•7H2O
6. 胆矾、蓝矾：CuSO4•5H2O
7. 重晶石：BaSO4 常作钡餐
8.芒硝：Na2SO4•10H2O
(二). SO42-的检验：
1、试剂：稀盐酸、氯化钡溶液
产生白色沉淀，则原溶液中含SO42-
排除CO32-、SO32-、SiO32-、Ag+等干扰
注意：不能用HNO3酸化，SO32-、HSO3-等会被氧化为SO42-。
1)试剂: 稀H2SO4和品红溶液
SO32—＋2H＋= H2O＋SO2↑
SO2气体能使品红溶液褪色
[补充扩展] SO32-的检验
加入BaCl2溶液生成白色沉淀
SO32-+Ba2+=BaSO3↓
BaSO3 +2H+=SO2↑+ Ba2++H2O
加入盐酸，沉淀溶解并产生有刺激性气味的气体。
4.有一瓶Na2SO3溶液，试设计实验探究Na2SO3的氧化程度。
答案:取样品溶液于试管中，加入过量BaCl2溶液，过滤，然后向沉淀中滴入过量稀盐酸，→若沉淀全部溶解，则Na2SO3未被氧化；→若沉淀部分溶解，则Na2SO3部分被氧化；→若沉淀一点也不溶解，则Na2SO3全部被氧化。
5.下列过程中，最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是
SO2被硝酸氧化为硫酸
SO32-被硝酸氧化为SO42-
所得沉淀可能是AgCl
硫 酸 的 工 业 生 产
一、依据化学反应原理确定生产过程
（一）硫酸工业生产的原理
1. 自然界中存在的含硫的物质有哪些?
2. 这些物质能直接得到H2SO4吗?
硫黄、黄铁矿（FeS2）
你能写出有关的化学方程式吗？
S或FeS2 → SO2
① ② ③
那么要经过哪些中间产物才能变成硫酸?
S或FeS2 → SO2
① ② ③
②硫酸生产中的三种原料:
硫黄(或黄铁矿),空气,和水
①三步反应均为放热反应，可设法利用反应热。
硫酸生产中的三种原料：
1) 早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸，为什么？
早期黄铁矿储存量比较大，而天然硫磺资源缺乏，又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。
2)为什么不主张用黄铁矿(主要成分FeS2)作为原料生产硫酸?
硫黄制硫酸的优点：生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从而降低成本。
硫黄或黄铁矿、空气、水
目前，世界上许多国家都限制以黄铁矿为原料制备硫酸
黄铁矿制硫酸：生产中产生的废物太多,处理成本高。
讨论：根据平衡移动原理，该反应是在什么条件下进行更有利于SO2的转化？
三、生产中反应条件的控制
注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应
理论上：低温、高压、催化剂有利于SO2的转化。
①增大c(O2)②减小c(SO3)
阅读下表，思考温度较低时 ，SO2的转化率_____；
不同温度下SO2的平衡转化率
那么是否温度越低越好呢？
虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温度较低时:①催化剂活性不高;②反应速率低。
注意:工业生产中，反应温度的选择，往往还要考虑该温度下催化剂的活性。
阅读表1-2,思考压强的增大，SO2的转化率_____；
那么是否压强越高越好呢？
表1-2 压强对SO2平衡转化率的影响
0.1MPa=1×105Pa
=1个大气压 (即: 1atm)
根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利，但在400~500℃时，常压下SO2的转化率已经很高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。
注意：工业生产中,压强的选择,往往还要考虑成本和能量消耗等问题
增大压强对SO2的转化率提高不多而对设备的要求高，会增大投资和能量消耗
①催化剂活性好②反应速率高
2.硫酸工业生产的三个主要设备
因反应物在催化剂表面接触时发生氧化反应，所以称之为
思 考1：为什么要用粉碎的黄铁矿？
原因:粉碎黄铁矿是增大矿石跟空气的接触面积，加快反应速率并使之充分燃烧.
思 考2：为什么要通入强大空气流？
原因:使黄铁矿充分燃烧，同时增大廉价易得的反应物浓度，使较贵重原料充分利用。
炉气的成分:SO2、O2、N2、水蒸气、砷(As)、硒(Se)等的化合物和矿尘等
思考3：从沸腾炉出来的SO2气体是否纯净？
①杂质和矿尘易使催化剂中毒；②H2O(g)对设备和生成有不良影响。
: SO2转化为SO3
思考：1.接触室中热交换器的作用是什么？
2.从接触室出来的气体成分是什么？
在SO2接触氧化时，用放出的热来预热即将发生反应的SO2和空气，这样可以充分利用热能，节约燃料。
SO2、O2、SO3(g)
V2O5+SO2=V2O4+SO 3
V2O4+O2+2SO2=2VOSO4
2VOSO4=V2O5+SO3+SO2
五氧化二钒的催化原理：
: SO3的吸收和H2SO4的生成
采用逆流原理，增大吸收效率。
思 考：1.吸收SO3为什么不用水或稀硫酸，而要用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀H2SO4溶液做吸收剂容易形成酸雾且吸收速率慢；
2.浓硫酸为什么从塔顶喷下？
知识小结:工业制硫酸的主要流程
400℃∽500℃； 常压； V2O5
沸腾炉；接触室；吸收塔。
造气；催化氧化；SO3的吸收。
硫磺(或黄铁矿) 、空气、水
SO3 + H2O = H2SO4
四、硫酸工业生产过程中三废的处理
1、三废：废气、废液、废渣
2、硫酸工业三废的处理方法：
（1）尾气的组成：SO2,O2,N2。如何处理尾气中的SO2？
SO2＋２NaOH＝Na2SO3 ＋ H2O
（2） 如何处理废水中的酸性物质?
用石灰浆 [Ca(OH)2]或石灰石粉中和：
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O
也可分离后循环利用，剩下的作铺路用的沥青或用于制砖。
含铁品位高的矿渣，经处理后可用于炼铁.
如： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能(工厂里把它们叫做“废热”)以降低生产成本。
在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；
据测算，生产1t硫酸约需消耗100kW·h的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于200kW·h的电能。
在接触室附近建造浴室，提高劳动福利或创造经济效益。
在接触室中设热交换装置。
化工生产过程中应考虑的问题：
(1)确定化学反应原理(2)选择原料(3)选择设备和工艺流程(4)三废处理(环境保护)(5)能源的利用(综合经济利益)(6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）
1.硫的氧化物的来源、危害及治理
2.硫酸型酸雨的形成过程
途径1：空气中飘尘的催化作用，使 、
途径2：SO2＋H2O = H2SO3、2H2SO3＋O2 = 2H2SO4。
SO3＋H2O = H2SO4。
1.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图，下列有关说法错误的是
A.光照能引发酸雨的形成B.所涉及的变化均为氧化还原反应C.污染空气能加快酸雨的形成D.优化能源结构能有效遏制酸雨污染
没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应
2.环保是21世纪人类社会的主要课题之一。火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模较大的行业，石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。研究发现：pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响；当烟气通入速度一定时，石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2，下列有关说法正确的是
A.烟气通入石灰石浆液时的温度越高吸收越快，吸收率越高B.石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大C.将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低D.上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成22 g CO2
温度越高，气体SO2的溶解度越小，使吸收率降低
利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率
总反应:2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O=2CaSO4·2H2O＋2CO2
为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，用化学方程式表示其原理。
②SO2转化为CaSO3：_____________________；③CaSO3转化为CaSO4：_____________________。
3.在工业上SO2尾气的处理方法一般有四种。
①S的燃烧：S＋O2 SO2；
该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，用化学方程式表示其原理。①SO2转化为(NH4)2SO3：__________________________ ；②(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4：__________________________。
2NH3＋SO2＋H2O=(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4
(或生成NH4HSO3，然后进一步氧化)
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，用化学方程式表示其原理。①SO2和NaOH反应生成Na2SO3：____________________________；②SO2和Na2CO3反应生成Na2SO3：________________________；③Na2SO3转化为NaHSO3：____________________________。
2NaOH＋SO2=Na2SO3＋H2O
Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2
Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3