新教材2023_2024学年高中化学第3章物质的性质与转化第2节第2课时硫酸酸雨及其防治课件鲁科版必修第一册

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第3章　物质的性质与转化第2节　第2课时　硫酸　酸雨及其防治素 养 目 标1.通过不同价态硫元素之间的相互转化,认识硫单质、二氧化硫、浓硫酸的性质,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.能通过实验探究和交流研讨,掌握硫酸的性质、典型实验现象,能书写主要的化学方程式和离子方程式。能主动进行交流,逐步提升科学探究与创新意识。3.从物质类别和元素价态两个视角认识含硫物质在生产、生活中的应用,知道酸雨及其防治方法,提升科学态度与社会责任。基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目 录 索 引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、实验室里研究不同价态硫元素间的转化 二、硫酸1.物理性质纯硫酸是无色、黏稠、油状液体,沸点高。常用的浓硫酸质量分数是98.3%,密度比水的　　　　。浓硫酸溶于水时　　　　大量的热。 2.浓硫酸的特性(1)浓硫酸的吸水性:浓硫酸的吸水性是指把物质本身中游离的__________或　　　　　吸收。例如用浓硫酸作　　　　,就体现了其吸水性。 (2)浓硫酸的脱水性:浓硫酸能从一些有机物中将氢、氧两元素按H2O的组成(氢原子数∶氧原子数=2∶1)脱去。例如浓硫酸能使火柴棒、纸张变黑,就体现了其脱水性。大 放出 H2O分子 结晶水 干燥剂 (3)浓硫酸的强氧化性:与不活泼金属或非金属反应。Cu+2H2SO4(浓) 　　　　　　　 　　,C+2H2SO4(浓) 　　　　　 　　　　。 常温下,冷的浓硫酸能使Fe和Al的表面形成一层致密的氧化物保护膜,阻止了内部金属与H2SO4反应,这种现象叫钝化。3.硫酸的工业生产,接触法制硫酸(1)原料:　　　　　或　　　　　　　(FeS2)、空气、98.3%的浓硫酸。 (2)主要化学反应:　　　　　　　　或　　　　　　　　 　　　　、　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 CuSO4+SO2↑+2H2O CO2↑+2SO2↑+2H2O 硫黄 黄铁矿 SO3+H2O══H2SO4 三、酸雨及防治1.酸雨的形成硫的氧化物是形成酸雨的主要物质。含硫燃料燃烧排放的SO2在氧气和水蒸气的共同作用下形成酸雾,随雨水降落就成为酸雨。这样所形成的酸雨也叫　　　　　　　酸雨。主要反应如下: 2SO2+O2 2SO3SO3+H2O══H2SO4SO2+H2O H2SO32H2SO3+O2══2H2SO42.酸雨的危害很大,能直接破坏森林、草原和农作物,使土壤酸性增强,使湖泊酸化,还会加速建筑物、桥梁、工业设备等的腐蚀。硫酸型 3.酸雨的防治(1)严格执行污染物的排放标准。(2)开发清洁能源。【微思考1】浓硫酸能使蓝色胆矾变为白色,该过程体现了浓硫酸的脱水性还是吸水性?【微思考2】pH小于7的降水是酸雨吗? 提示 体现了吸水性。 提示 不一定。正常雨水由于溶解了CO2,pH约为5.6,把pH小于5.6的降水称酸雨。 判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸,制备少量二氧化硫气体。(　　)2.利用 ,根据①稀盐酸,②Na2SO3,③Ba(NO3)2溶液,证明SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀。(　　)3.FeS2 SO3→H2SO4,在给定条件下可实现上述转化。(　　)√××4.在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硫酸,沉淀不溶解,说明该未知溶液中存在 。(　　)5.将浓硫酸滴入蔗糖固体中,将产生的气体通入溴水,溴水褪色,说明浓硫酸具有氧化性。(　　)6.NaCl与浓硫酸加热可制HCl,推测NaBr与浓硫酸加热可制HBr。(　　)×√×重难探究·能力素养全提升探究1　浓硫酸的强氧化性和 的检验浓硫酸与足量铜在加热条件下反应时,被还原的硫酸与硫酸的总物质的量有什么关系?提示 浓硫酸与足量铜反应时,由化学方程式2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O可得,被还原的硫酸占参与反应的硫酸的二分之一,但铜足量时,随着反应的进行,硫酸浓度变小,稀硫酸不能再与铜反应,所以,被还原的硫酸比硫酸的总物质的量的一半要少。1.浓硫酸的强氧化性(1)Fe、Al的钝化。常温下,Fe、Al遇到浓硫酸会反应生成一层致密的氧化膜而出现“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浓硫酸变稀之后发生反应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。(4)与非金属反应。C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。规律:①反应需要加热,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,硫酸浓度变小变为稀硫酸后反应就停止;⑤不能氧化H2、N2、O2、Si、Cl2、F2、Br2等。(3)钡盐的选择。 1.某化学兴趣小组为探究浓硫酸的氧化性,用下图所示装置进行有关实验。(1)装置A中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　,反应中体现了浓硫酸的性质有　　　　。 (2)装置D中试管口放置的棉花应用一种液体浸泡一下,这种液体是　　　,其作用是　 。 (3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象时,关闭弹簧夹K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是　　　　　　　　　　　　　。B中应放置的液体是　　　　(填字母)。 a.水b.酸性KMnO4溶液c.浓溴水d.饱和NaHSO3溶液(4)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是 　　　　　　　　　　。 ②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中有余酸的是　　　　(填字母)。a.铁粉 b.BaCl2溶液c.银粉 d.Na2CO3溶液答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O　强氧化性、酸性(2)强碱溶液(合理即可)　吸收多余的SO2,防止污染空气(3)试剂瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升　d(4)①反应过程中H2SO4被消耗,浓硫酸逐渐变稀,而铜不与稀硫酸反应　②ad解析 铜与浓硫酸反应会产生SO2,产生的SO2用向上排空气法收集,并用品红溶液验满。为防止多余的SO2污染空气,可用碱溶液浸湿的棉花吸收逸出的SO2。装置B的作用是贮存多余的SO2而不是吸收多余的SO2,因此所选试剂不能与SO2发生反应,且应使SO2在其中的溶解度较小,故最佳试剂为饱和NaHSO3溶液。反应结束后,浓硫酸变为稀硫酸,故检验余酸时所选试剂应该是能与硫酸中的H+反应产生明显现象的物质。易错警示　在常温下,浓硫酸和金属活动顺序中H后面的金属不反应,加热时才有可能反应,一般生成相应的硫酸盐和SO2。随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸时,反应自行停止。如Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,当浓硫酸足量时,每2 mol硫酸反应能得到1 mol SO2,而当Cu足量时,含2 mol H2SO4的浓硫酸不能完全反应,得到SO2的物质的量小于1 mol。2.用下面的方案进行某些离子的检验,其中方案设计最合理的是(　　) B探究2　实验室里不同价态硫元素间的转化向培养皿中Na2SO3固体上滴几滴浓硫酸,立即用另一培养皿扣在上面。各有什么现象发生,为什么?提示 硫及其化合物之间的转化规律(1)邻位价态原则。当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,如(2)含同种元素相邻价态的粒子间不能发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。(3)归中规律。当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2H2S+SO2══3S↓+2H2O、2Na2S+Na2SO3+3H2SO4══3Na2SO4+3S↓+3H2O。(4)含硫物质的连续氧化规律。1.利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系。(1)从硫元素化合价的角度分析,图中既有氧化性又有还原性的化合物有　　　　　　　　　(填化学式)。 (2)将X与Y混合,可生成淡黄色固体,该反应的化学方程式为　 。 (3)Na2S2O3是重要的化工原料,从氧化还原反应的角度分析,下列制备Na2S2O3的方案理论上可行的是　　　(填字母)。 a.Na2S+S b.Na2SO3+Sc.SO2+Na2SO4 d.Na2SO3+Na2SO4答案 (1)SO2、H2SO3、Na2SO3(2)SO2+2H2S══3S↓+2H2O　(3)b解析 (1)元素处于中间价态时既有还原性又有氧化性,S元素的化合价有-2价、0价、+4价、+6价,所以含0价和+4价S的物质既有还原性又有氧化性,其中化合物有SO2、H2SO3、Na2SO3。(2)将H2S与SO2混合,可生成淡黄色固体,该反应的化学方程式为2H2S+SO2══3S↓+2H2O。(3)Na2S2O3中S为+2价,从氧化还原的角度分析,反应物中S元素化合价必须分别大于2和小于2,a中S的化合价都小于2,c、d中S的化合价都大于2,b符合题意。2.在通常状况下,A为固态单质。根据如图转化关系,填写下列空白:(1)写出A~E的化学式:A　　　　;B　　　　　;C　　　　　;D　　　　;E　　　 　。 (2)写出下列反应的化学方程式:①E→C: 　 ; ②C转化为D: 　 ; ③B和C反应: 　 。 (3)将C溶于水得到5 mL 0.10 mol·L-1的溶液,将该溶液与5 mL 0.10 mol·L-1的NaOH溶液混合,反应的离子方程式为 　 。 答案 (1)S　H2S　SO2　SO3　H2SO4(2)①Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O②2SO2+O2 2SO3　③2H2S+SO2══3S↓+2H2O　(3)H2SO3+OH-══ +H2O解析 固体单质A能和氧气反应,也能和氢气反应,说明是非金属单质。根据其氧化产物可继续和氧气反应判断,A是S,硫与氢气反应生成硫化氢,硫化氢燃烧生成SO2。硫和氧气反应生成SO2,SO2和氧气反应生成三氧化硫,三氧化硫溶于水生成硫酸。浓硫酸在加热的条件下和铜发生氧化还原反应生成硫酸铜、SO2和水。硫化氢中硫元素的化合价是-2价,处于最低价,具有还原性,而浓硫酸具有强氧化性,二者发生氧化还原反应生成硫单质、SO2和水。学以致用·随堂检测全达标12341.下列有关酸雨的说法正确的是(　　)A.酸雨就是指pH<7的雨水B.酸雨是因为雨水中含有CO2C.工业上大量燃烧含硫燃料和以含硫矿石为原料冶炼金属产生的SO2是形成硫酸型酸雨的主要原因D.酸雨没有危害,所以不必担心,也不必想办法治理C解析 一般把pH<5.6的雨水称为酸雨;工业生产中产生的SO2是形成酸雨的主要原因。酸雨对人们的生产、生活有较大影响。12342.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B.浓硫酸具有吸水性,故能使蔗糖炭化C.浓硫酸可作H2、NH3等气体的干燥剂,表现脱水性D.浓硫酸和铜片加热时发生反应,表现酸性和氧化性D解析 常温下浓硫酸与铁、铝发生钝化,是浓硫酸的强氧化性使铁、铝表面形成一薄层致密的氧化膜而阻止反应进行,A项错误;浓硫酸使蔗糖炭化体现其脱水性,B项错误;浓硫酸不能干燥NH3,浓硫酸可作H2的干燥剂,体现其吸水性,C项错误;浓硫酸和铜片加热时发生反应生成硫酸铜表现酸性,生成二氧化硫表现氧化性,D项正确。12343.硫酸在一定条件下发生下列反应时只表现出酸性的是(　　)A.C+H2SO4(浓)　　 B.Cu+H2SO4(浓)C.Fe+H2SO4 D.CuO+H2SO4(稀)D解析 A、B、C项在一定条件下的反应中都是氧化还原反应,硫酸都会显示氧化性。D项,CuO和稀硫酸反应的化学方程式为CuO+H2SO4(稀) ══CuSO4+H2O,稀硫酸只表现出酸性。12344.[2023安徽宿州二中月考]某实验小组将SO2通入Na2S和Na2SO3的混合溶液中制备硫代硫酸钠(Na2S2O3),其装置如图所示(省略夹持装置),下列说法错误的是(　　)A.装置②的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体可以是饱和NaHSO3溶液B.为提高产品纯度,使烧瓶中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则C.装置④的作用是吸收尾气,防止污染环境,同时也能防倒吸D.装置①也可用于高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气B1234解析 70%的浓硫酸与Na2SO3反应可得到SO2气体,实验中为使SO2缓慢进入装置③中,需要观察生成SO2的速率,装置③中发生反应生成Na2S2O3,反应停止后,烧瓶中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3晶体,装置④的作用是吸收剩余的SO2气体,防止污染环境,同时也可防倒吸。根据以上分析,装置②的作用之一是观察SO2的生成速率,且饱和NaHSO3溶液与SO2不反应,故A正确;装置③中发生的反应为2Na2S+Na2SO3+3SO2══3Na2S2O3,所以烧瓶中Na2S和Na2SO3的物质的量之比为2∶1时,Na2S和Na2SO3可恰好完全反应,故B错误;装置④可吸收剩余的SO2气体,防止污染环境,同时也可防倒吸,故C正确;装置①为固液不加热型气体发生装置,高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气是固体和液体在常温下反应,故D正确。