人教版 (2019)第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物优质第2课时2课时导学案

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硫 酸





1．硫酸的用途和制备


(1)用途：硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。


(2)制备





2．硫酸的物理性质


纯净的浓硫酸是一种无色黏稠的油状液体，溶于水时放出大量的热，稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。


3．稀硫酸的化学性质


H2SO4很容易电离出H＋，具有酸性。





4．浓硫酸的特性


(1)吸水性：浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分，气体、液体中的水分子，故常用作干燥剂。


(2)脱水性：浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。


(3)强氧化性：能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。


①与金属的反应


②与非金属的反应


在加热时，浓硫酸与木炭发生反应：__2H2SO4(浓)＋Ceq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。





浓硫酸的氧化规律


1．常温下与活泼金属(如Zn)反应，表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，浓硫酸变成稀硫酸后，继续反应生成的气体为H2。


2．与不活泼金属(如铜)和非金属(如碳)反应的规律


(1)反应需要加热，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的氧化物或含氧酸。


(2)浓硫酸与金属反应时，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。


(3)随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应立即停止。


3．与某些还原性化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。





1．下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法中不正确的是( )


A．浓硫酸使硫酸铜晶体变白，体现了浓硫酸的吸水性


B．浓硫酸有氧化性，稀硫酸没有氧化性


C．用玻璃棒各蘸少许涂在纸上，可以区别浓硫酸和稀硫酸


D．常温下，浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应


解析：选B。胆矾晶体遇浓硫酸变白，体现浓硫酸的吸水性，A正确；稀硫酸的氧化性由＋1价的H元素体现，浓硫酸的氧化性由＋6价的S元素体现，都具有氧化性，B错误；浓硫酸具有脱水性，涂在纸上，使其变黑色，稀硫酸涂在纸上无明显变化，C正确；铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，与稀硫酸不反应，D正确。


2．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．该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2


C．在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性


D．每1 ml铜参加反应就有2 ml浓硫酸被还原，同时生成2 ml SO2


解析：选C。该反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，分析反应前后元素化合价的变化可知，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性，该反应为氧化还原反应，在该反应中，每2 ml H2SO4参加反应只有1 ml H2SO4被还原，因此还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1。


3．将下列硫酸的性质填到相应的括号内。


A．酸性 B．吸水性 C．脱水性 D．强氧化性


(1)浓H2SO4滴在纸上，使纸变黑( )


(2)浓H2SO4干燥SO2气体( )


(3)锌粒放入稀H2SO4中有气体放出( )


(4)盛有浓H2SO4的烧杯敞口放置一段时间后，质量增加( )


(5)把木炭放入热的浓H2SO4中有气体放出( )


答案：(1)C (2)B (3)A (4)B (5)D


硫酸根离子的检验





1．常见硫酸盐


2.硫酸根离子的检验


(1)实验探究


在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液，然后各滴入几滴BaCl2溶液，观察现象。再分别加入少量稀盐酸，振荡，观察现象。


(2)实验结论


在溶液中，SOeq \\al(2－,4)可与Ba2＋反应，生成不溶于稀盐酸的白色BaSO4沉淀。


用可溶性钡盐检验SOeq \\al(2－,4)时，COeq \\al(2－,3)有干扰，先将溶液用稀盐酸酸化，可以排除COeq \\al(2－,3)等可能造成的干扰。


检验SOeq \\al(2－,4)的正确操作方法如下：


被检液eq \(――――――→,\s\up7(加足量稀盐酸酸化))取清液eq \(―――――→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))观察有无白色沉淀产生。


3．粗盐的提纯


(1)除去可溶性杂质(可溶性硫酸盐及CaCl2、MgCl2等杂质)


(2)化学方法分离提纯物质的“四原则”和“三必须”


①“四原则”：一不增(不增加新的杂质)；二不减(不减少被提纯的物质)；三易分离(被提纯物质与杂质易分离)；四易复原(被提纯物质要易复原)。


②“三必须”：一除杂试剂必须过量；二过量试剂必须除尽；三除杂途径必须最佳。





除去粗盐中可溶性杂质的原理








1．下列关于硫酸盐的说法中正确的是( )


A．CaSO4·2H2O、CuSO4·5H2O都属于混合物


B．石膏加热失水变为熟石膏的化学方程式为2[CaSO4·2H2O]eq \(=====,\s\up7(△)) 2CaSO4·H2O＋3H2O


C．硫酸钡、碳酸钡都可用作“钡餐”


D．胆矾失去结晶水的过程属于物理变化


解析：选B。CaSO4·2H2O、CuSO4·5H2O都属于纯净物，A错误；碳酸钡可溶于酸，不可用作“钡餐”，C错误；胆矾失去结晶水的过程属于化学变化，D错误。


2．用可溶性钡盐检验硫酸根离子的存在时，先在待测溶液中加入盐酸，其作用是( )


A．形成较多的白色沉淀


B．形成的沉淀纯度更高


C．排除硫酸根离子以外其他阴离子及银离子的干扰


D．排除钡离子以外的其他阳离子的干扰


解析：选C。加盐酸可以排除银离子、碳酸根离子等的干扰，故C正确。


3．提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为( )


A．加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸


B．加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸


C．加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸


D．加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸


解析：选D。A项，加入过量Na2CO3，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子Na＋，错误；B项，加入过量K2SO4，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子SOeq \\al(2－,4)，错误；C项，加入过量Na2SO4，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子Na＋和SOeq \\al(2－,4)，错误；D项，加入过量K2CO3，除去了Ba2＋，多余的COeq \\al(2－,3)可与HNO3反应而除去，正确。


合格考训练


1．向盐酸中加入浓硫酸时，会有白雾生成。下列叙述不属于导致产生该现象的原因的是( )


A．浓硫酸具有脱水性


B．浓硫酸具有吸水性


C．盐酸具有挥发性


D．气态溶质的溶解度随温度升高而降低


解析：选A。浓硫酸具有吸水性，当浓硫酸加入盐酸中时，因其吸水而放出大量的热，又因为盐酸具有挥发性，同时因温度升高也导致HCl的溶解度降低，加快了HCl的挥发，而挥发出的HCl与空气中的水蒸气形成了盐酸小液滴，即盐酸酸雾，故选A。


2.用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是( )


A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量


B．②中选用品红溶液验证SO2的生成


C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2


D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色


解析：选D。因为①中含有大量浓硫酸，所以应该冷却后把①中溶液慢慢倒入盛有水的烧杯中，D错误。


3．检验某未知溶液中是否含有SOeq \\al(2－,4)，下列操作最合理的是( )


A．先加稀硫酸酸化，再加氯化钡溶液


B．加入氯化钡溶液


C．加入盐酸酸化的氯化钡溶液


D．先用盐酸酸化，若无明显现象，再加氯化钡溶液


解析：选D。检验某溶液中是否含有SOeq \\al(2－,4)的方法：先用盐酸酸化，若无明显现象，再加氯化钡溶液，若有白色沉淀，说明原溶液中有SOeq \\al(2－,4)。


4．要除去NaCl溶液中混有的MgCl2，应选用的试剂和操作方法是( )


A．加入适量Na2SO4溶液后过滤


B．加入适量NaOH溶液后过滤


C．加入过量NaOH溶液后蒸发


D．加入过量Na2CO3溶液后过滤


解析：选B。Na2SO4与MgCl2不能发生反应，A不正确；NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2，然后过滤除去，B正确；加入过量NaOH溶液后蒸发，得到的NaCl中含有NaOH和Mg(OH)2，C不正确；会引入Na2CO3杂质，D不正确。


5．为了除去氯化钠样品中的杂质碳酸钠，某兴趣小组最初设计了如下所示方案进行实验。





(1)沉淀A的化学式是________。


(2)加入过量氯化钙溶液后，分离除去沉淀A的实验操作是________。


(3)他们在实验过程中，又发现了新的问题：此方案很容易引入新的杂质。固体物质B的成分为________________________________________________________________________


(用化学式表示)。


(4)他们继续探究后又提出了新的方案：将混合物溶解，滴加盐酸至不再产生气泡为止，然后加热煮沸。有关反应的化学方程式为_______________________________。


解析：若用 CaCl2除去碳酸钠，生成碳酸钙沉淀，但会引入新杂质CaCl2，蒸发后所得固体应是NaCl和CaCl2的混合物；若用盐酸除去，则溶液中只有NaCl和HCl，蒸发结晶时HCl挥发，可得纯净的NaCl。


答案：(1)CaCO3 (2)过滤 (3)NaCl和CaCl2


(4)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑


等级性测试


1.“亲爱的水：每当我遇上你，我就有种沸腾的感觉。当我见不到你时，我甚至会在空气中寻找你的气息……”——这是浓硫酸对水的真情告白。如图小试管中盛有几毫升水，与大试管连通的U形细玻璃管内放有少量水(已染成红色)。如沿小试管壁小心地慢慢注入3 mL浓硫酸，静置片刻后，U形细玻璃管中可观察到的液面现象是( )


A．左高右低 B．左低右高


C．左右一样高 D．来回振动


解析：选B。浓硫酸稀释时放出大量的热，使管内的气体膨胀，压强增大，所以U形细玻璃管内水的液面左低右高。


2．下列现象和用途中，浓硫酸表现脱水性的是( )


A．实验室制取氯气时浓硫酸做干燥剂


B．浓硫酸使火柴梗变黑


C．浓硫酸滴到胆矾上，蓝色晶体变成白色粉末


D．浓硫酸与碳单质反应


解析：选B。区别浓硫酸的脱水性和吸水性，要看原物质中是否有水分子。一般来说，脱水性是对有机物而言，其中的氢、氧两种元素按原子个数比2∶1即以H2O的形式脱去，无机物失水一般为吸水性，如CuSO4·5H2O失去结晶水，故C项不正确；A选项中浓硫酸表现吸水性；D选项中浓硫酸表现强氧化性；只有B选项中浓硫酸表现脱水性。


3．下列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．浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出SO2气体


C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥H2、SO2等气体


D．浓硫酸在常温下能与单质碳反应放出CO2气体


解析：选C。A项，浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖脱水炭化；B项，浓硫酸与铜在加热条件下才能反应；D项，浓硫酸与单质碳在加热条件下才能反应。


4．浓硫酸在下列反应中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )


①Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O


②C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O


③2FeO＋4H2SO4(浓)===Fe2(SO4)3＋SO2↑＋4H2O


④Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O


A．①② B．②③


C．①③ D．③④


解析：选C。若反应中浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性，则说明该反应中部分H2SO4分子中元素得电子，化合价降低，另一部分H2SO4中元素化合价不变，据此分析可知答案为C。


5．向50 mL 18 ml/L H2SO4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( )


A．小于0.45 ml


B．等于0.45 ml


C．在0.45 ml和0.90 ml之间


D．大于0.90 ml


解析：选A。铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑，n(H2SO4)＝0.90 ml，如果H2SO4完全反应，被还原的H2SO4的物质的量为0.45 ml，因随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，反应不再进行，所以被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 ml。


6．下列离子的检验方法正确的是( )


A．某溶液中加硝酸银溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有Cl－


B．某溶液中加BaCl2溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有SOeq \\al(2－,4)


C．某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋


D．某溶液中加稀硫酸产生无色气体，将该气体通入澄清石灰水中生成白色沉淀，说明原溶液中有COeq \\al(2－,3)


解析：选C。与硝酸银溶液反应生成白色沉淀的离子有Cl－、SOeq \\al(2－,4)等；与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的离子有SOeq \\al(2－,4)、Ag＋等；与NaOH溶液反应生成蓝色沉淀的离子只有Cu2＋；与稀硫酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体的离子有COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)等。


7．为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)而进行下列五项操作，其中正确的操作顺序是( )


①过滤 ②加过量NaOH溶液 ③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液 ⑤加过量BaCl2溶液


A．①④②⑤③ B．④①②⑤③


C．②⑤④①③ D．⑤②①④③


解析：选C。解题时必须了解各个实验步骤的目的，才能分清操作顺序。加入过量NaOH溶液的目的是除去Mg2＋，加入过量BaCl2溶液的目的是除去SOeq \\al(2－,4)，加入过量Na2CO3溶液的目的是除去Ca2＋及多余的Ba2＋。然后进行过滤，除去Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥沙等难溶物；最后加适量的盐酸，除去多余的OH－和COeq \\al(2－,3)。综上所述，正确的实验操作顺序为②⑤④①③或⑤②④①③或⑤④②①③。


8．为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂，按下列步骤操作：


eq \x(固体)eq \(――→,\s\up7(加水))eq \x(溶液)eq \(――→,\s\up7(加过量A))eq \(――→,\s\up7(加过量B),\s\d5(操作Ⅰ))eq \x(滤液)eq \(――→,\s\up7(加适量C))eq \(――→,\s\up7(加热煮沸))eq \x(KCl溶液)eq \(――→,\s\up7(操作Ⅱ))eq \x(KCl固体)


(1)写出三种试剂的化学式：A__________，B__________，C__________。


(2)①加入过量A的目的是__________________________________________；


②加入过量B的目的是_______________________________________________；


③加热煮沸的目的是__________________________________________________。


(3)操作Ⅰ是__________，操作Ⅱ是__________。


解析：当有多种杂质共存时，应认真分析。要使杂质一一除去，必须考虑所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须能除去，要除Mg2＋，可用含OH－的试剂，除SOeq \\al(2－,4)可用含Ba2＋的试剂，故先加入Ba(OH)2。加入的过量 Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，过量 Ba(OH)2中的OH－以及过量K2CO3中的COeq \\al(2－,3)，可用稀盐酸除去，最后加热煮沸可除去HCl。


答案：(1)Ba(OH)2 K2CO3 HCl


(2)①除尽Mg2＋和SOeq \\al(2－,4) ②除尽过量的Ba2＋ ③使HCl挥发


(3)过滤 蒸发


9．为了验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，选用如图所示仪器(内含物质)组装成实验装置。





(1)如按气流由左向右流向，连接上述装置的正确顺序是________接________，________接________，________接________。(填各接口字母)


(2)仪器乙、丙应有怎样的实验现象才表明已检验出CO2：仪器乙中________________；仪器丙中________________。


(3)丁中酸性KMnO4溶液的作用是__________________________________________。


(4)写出甲中反应的化学方程式：___________________________________________


________________________________________________________________________。


解析：本题考查浓硫酸的性质与反应产物CO2的检验方法。发生的反应为C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。由于CO2、SO2均能使澄清石灰水变浑浊，故检验CO2前应先排除SO2的干扰。仪器丁用于除去SO2，仪器丙用于检验混合气体中SO2是否被除尽。若已除尽，则可用仪器乙检验产物中的CO2。


答案：(1)A F E C D B (2)澄清石灰水变浑浊 品红溶液不褪色 (3)除去CO2中混有的SO2


(4)C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O


10．已知锌跟浓硫酸反应生成SO2，跟稀硫酸反应生成H2。使一定量的锌与100 mL 18.5 ml·L－1浓硫酸充分反应，锌完全溶解，同时收集到标准状况下的气体A 33.6 L。将反应后的溶液稀释到1 L，测得溶液中氢离子的浓度为0.1 ml·L－1。


(1)写出锌跟浓硫酸反应的化学方程式：_____________________________________


________________________________________________________________________。


(2)反应过程中消耗的H2SO4的物质的量是________。


(3)气体A的成分是____________________，各成分的体积比是________________。


(4)反应过程中消耗的锌的质量是______________。


解析：气体A的物质的量：n(A)＝eq \f(33.6 L,22.4 L·ml－1)＝1.5 ml。


反应过程中消耗H2SO4的物质的量为n(H2SO4)＝eq \f(100 mL×18.5 ml·L－1,1 000 mL·L－1)－eq \f(1 L×0.1 ml·L－1,2)＝1.8 ml。


根据题意，锌跟硫酸反应的化学方程式是


Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O ①


Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑ ②


若生成的气体全是二氧化硫，则消耗H2SO4的物质的量为n(H2SO4)＝2×n(SO2)＝2×1.5 ml＝3.0 ml≠1.80 ml。所以此假设不成立，即该气体只能是二氧化硫和氢气的混合气体。


设该混合气体中二氧化硫和氢气的物质的量分别是x和y。根据题意可得如下两个方程：


eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x＋y＝1.5 ml,2x＋y＝1.8 ml))


解得x＝0.3 ml，y＝1.2 ml。


eq \f(V（SO2）,V（H2）)＝eq \f(n（SO2）,n（H2）)＝eq \f(0.3 ml,1.2 ml)＝eq \f(1,4)。


由两个化学方程式可知，n(Zn)＝n(SO2)＋n(H2)＝1.5 ml，则m(Zn)＝65 g·ml－1×1.5 ml＝97.5 g。


答案：(1)Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O


(2)1.8 ml


(3)二氧化硫和氢气 V(SO2)∶V(H2)＝1∶4


(4)97.5 g








课程标准
核心素养
1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解硫酸的主要性质。


2.能列举、描述、辨识硫酸的物理和化学性质及实验现象。


3.能根据硫酸根离子的性质和反应，设计硫酸根离子的检验方案。
1.宏观辨识与微观探析：能说明硫酸的性质与应用之间的关系。


2.科学探究与创新意识：能正确选择常见的实验仪器、装置和试剂，完成硫酸根离子的检验实验。
实验操作
实验现象
①蔗糖逐渐变黑；


②蔗糖体积膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体
实验结论
①浓硫酸具有脱水性；


②浓硫酸具有强氧化性，能将蔗糖氧化成碳单质，自身被还原为SO2
实验


操作
实验


现象
a试管中铜丝表面有气泡逸出；


b试管中的品红溶液逐渐变为无色；


c试管中的石蕊溶液逐渐变为红色；


将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色
化学


方程式
Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
名称
重要性质
主要用途
硫酸钙



eq \(,\s\up7(加热，失去大部分结晶水),\s\d5(与水混合成糊状，凝固))



制作各种模型和医疗用的石膏绷带；调节水泥的硬化速率
硫酸钡
重晶石(BaSO4)不溶于水和酸，且不容易被X射线透过
用作“钡餐”
硫酸铜
eq \(,\s\up7(结合水),\s\d5(失去水))



检验水的存在；制作波尔多液
稀硫酸
Na2SO4溶液
Na2CO3溶液
滴入几滴BaCl2溶液
有白色沉淀生成
有白色沉淀生成
有白色沉淀生成
分别加入少量稀盐酸并振荡
白色沉淀不溶解
白色沉淀不溶解
白色沉淀溶解
杂质
加入的试剂
离子方程式
可溶性


硫酸盐
过量 BaCl2


溶液
SOeq \\al(2－,4)＋Ba2＋===BaSO4↓
CaCl2
过量 Na2CO3


溶液
Ca2＋＋COeq \\al(2－,3)===CaCO3↓，Ba2＋＋COeq \\al(2－,3)===BaCO3↓
MgCl2
过量 NaOH


溶液
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
多余的


NaOH、


Na2CO3
适量盐酸
OH－＋H＋===H2O，COeq \\al(2－,3)＋2H＋===__H2O＋CO2↑
课堂小结