2019-2020年高中化学 专题4 第1单元 第2课时 硫酸的制备和性质 硫和含硫化合物的相互转化

第2课时硫酸的制备和性质硫和含硫化合物的相互转化目标与素养：1.知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用。(宏观辨识与微观探析)2.熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性。(宏观辨识与微观探析)3.知道硫的存在及其化学性质，会写有关的化学方程式。(宏观辨识与微观探析)4.能够从硫元素化合价的变化角度理解不同含硫物质之间的相互转化，知道影响它们转化的因素，会写有关的化学方程式。(宏观辨识与微观探析)一、硫酸的制备1．古代制法：早在1000多年前，我国就已采用加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)的方法制硫酸。2．现代工业制备——接触法工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：根据上图回答下列问题：(1)填写下列各进口或出口物质的名称：A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气；D尾气(SO2、O2)。(2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：(3)工业制硫酸的注意事项①在沸腾炉中煅烧黄铁矿时，要把矿石粉碎，目的是增大黄铁矿与O2的接触面积，使反应加快，提高原料利用率。②炉气进入接触室前要净化，目的是除去炉气中的杂质，防止催化剂中毒及对设备造成不利影响。③接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体，冷却反应后的气体。④在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时，易形成酸雾，吸收速率慢，而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时，吸收SO3的速率快，不形成酸雾，吸收完全。二、硫酸的性质1．稀硫酸具有酸的通性2．浓硫酸的三大特性1．浓硫酸与蔗糖的反应中，表现了浓硫酸的哪些性质？[提示]表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性。2．浓硫酸有强氧化性，常温下应如何储运浓硫酸？[提示]因常温下浓H2SO4能使Fe、Al“钝化”，故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。三、硫的存在与性质1．硫在自然界中的存在(1)存在形式：自然界中的硫元素主要以硫单质、硫化物和硫酸盐等形式存在。(2)游离态：主要存在于火山喷口附近或地壳的岩层里。(3)化合态：主要存在于金属矿石中。(4)常见含硫矿物或硫酸盐的主要成分：①硫铁矿(黄铁矿)：FeS2，②黄铜矿：CuFeS2，③石膏：CaSO4·2H2O，④芒硝：Na2SO4·10H2O，⑤重晶石：BaSO4，⑥胆矾或蓝矾：CuSO4·5H2O，⑦绿矾：FeSO4·7H2O，⑧明矾：KAl(SO4)2·12H2O。2．硫单质的性质(1)物理性质：淡黄色固体，不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。(2)化学性质四、硫的化合物的转化1．常见不同价态硫的化合物(1)－2价：H2S、Na2S、FeS等。(2)＋4价：SO2、H2SO3、Na2SO3等。(3)＋6价：SO3、H2SO4、Na2SO4等。2．通过下表中实验可完成不同价态硫元素物质之间的转化，请填写下表：3.下表中的实验可完成相同价态硫元素物质之间的转化，请填写下表：1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硫在自然界中仅以化合态存在(×)(2)硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫，在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫(×)(3)浓硫酸具有强氧化性，所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO(×)(4)浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓硫酸的强氧化性(×)2．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二氧化硫气体C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体D．浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化D[蔗糖炭化的原因是浓H2SO4具有脱水性；浓硫酸和铜反应时需要加热；浓硫酸不能干燥氨气，可与NH3反应。]3．在化学课上，围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究，将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入浓硫酸，生成黑色物质。请回答下列问题：(1)生成的黑色物质(单质)是________________(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是________________(填化学式)，反应的化学方程式为________________。(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有________(填字母)。A．酸性B．吸水性C．脱水性D．强氧化性[解析](1)因为浓硫酸具有脱水性，故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后生成的碳单质。(2)因为浓硫酸具有强氧化性，故蔗糖脱水生成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O，其反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知，在蔗糖与浓硫酸的反应中，浓硫酸具有脱水性、强氧化性和吸水性。[答案](1)C(2)SO2C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(3)BCD浓硫酸的三大特性1.浓硫酸吸水性、脱水性的区别由此看出：二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。2．浓硫酸的强氧化性(1)本质浓硫酸具有强氧化性，是因为H2SO4分子中＋6价的硫元素具有很强的得电子能力。稀硫酸的氧化性表现在溶液中的H＋得电子被还原。因H2SO4分子中＋6价硫氧化性H＋，故浓硫酸比稀硫酸氧化性强。(2)反应规律①Fe、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常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸浓度变小后，生成的气体为H2。③与不活泼金属和非金属反应的规律。a．反应需要加热，否则不反应。b．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氧化物或含氧酸。c．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。d．随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应即停止。④与具有还原性的化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。下列有关浓H2SO4的叙述正确的是()A．浓H2SO4与铜片共热的反应中，浓H2SO4既表现出强氧化性，又表现出酸性B．浓H2SO4与金属活动性顺序中氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2，与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2C．常温下铁或铝不与浓H2SO4反应，所以可用铁制或铝制的容器贮存浓H2SO4D．浓H2SO4是不挥发性强酸，氢硫酸是挥发性弱酸，所以可用浓H2SO4与FeS反应制取H2S气体A[浓H2SO4与Cu片共热的反应中，若2molH2SO4参加反应，其中1molH2SO4作氧化剂，被还原为SO2；另外1molH2SO4转化为CuSO4，起酸的作用，故A项正确。浓硫酸在把金属氧化的同时本身被还原为SO2，即使是遇到活泼金属(如Zn、Fe等)也同样不产生H2，B项错误。常温下，铁或铝不是不与浓H2SO4反应，而是反应结果使铁、铝表面形成一薄层致密的氧化物保护膜，从而阻止内部金属继续跟浓H2SO4反应，故C错误。浓H2SO4有强氧化性，能将H2S氧化成S或SO2，因此，得不到H2S气体，故D项错误。]1．下列事实与原因(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(浓硫酸具有难挥发性)B．向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象，再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀(样品溶液中含有SO2－4)C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)D．浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)B[在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性；向样品溶液中加入稀盐酸，没有任何现象，说明一定没有Ag＋，再加入少量BaCl2溶液，生成白色沉淀，此时溶液为酸性，而BaSO4既不溶于水也不溶于酸，则白色沉淀为BaSO4，溶液中含有SO2－4；蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性；浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的强酸性。]硫及其化合物的综合应用1.硫及其化合物的转化关系SO2、SO3是酸性氧化物，H2SO3、H2SO4是酸，物质的类别可以帮助我们理解它们的性质。相同价态的不同含硫化合物间是通过酸碱反应规律联系在一起的。如2．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：。(1)S－2是硫元素的最低价态，只有还原性。它与氧化剂反应，其价态一般会升至相邻的价态(S0)。如：。(2)S0能发生自身氧化还原反应，在反应时分别升至和降至与其相邻的价态。如：。(3)S－2和S＋6发生氧化还原反应时，只能转化为中间价态，不可能互换位置。如：。3．相邻价态的微粒不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。4．跳位转化规律S－2和S0遇到强氧化剂时，价态会发生跳位转化。如：。5．含硫物质的连续氧化硫元素实验室为探究铁与浓硫酸的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验。请回答下列问题：(1)实验时将导管a插入浓硫酸中，可使装置B中的溶液不发生倒吸。其原因是_____________________________________________________________________________________________。(2)装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，则装置B中发生反应的离子方程式是_______________________；装置C中发生反应的化学方程式是______________________________________________。(3)装置D的作用是__________________________________；实验结束时需从导管a通入大量空气，其目的是____________。(4)若装置A反应后的溶液中金属阳离子只含有Fe3＋，则装置A中发生反应的化学方程式是_________________________。[解析](1)当装置A中试管内气体压强减小时，空气可从导管a进入装置A，导管a起平衡气压的作用，所以可使装置B中的溶液不发生倒吸。(2)SO2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，发生反应的离子方程式为5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO2－4＋2Mn2＋＋4H＋；SO2还具有氧化性，能氧化H2S生成单质S，发生反应的化学方程式为2H2S＋SO2===2H2O＋3S↓。(3)SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，但该反应是不稳定的，所以装置D的作用是验证SO2的漂白性和生成物的不稳定性；由于装置中还残留有SO2气体，所以实验结束时需从导管a通入大量空气，其目的是使装置中残留的SO2气体完全被装置E中的NaOH溶液吸收，以防止污染环境。[答案](1)装置A中试管内气体压强减小时，空气可从导管a进入装置A，导管a起平衡气压的作用(2)5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO2－4＋2Mn2＋＋4H＋2H2S＋SO2===2H2O＋3S↓(3)验证SO2的漂白性和生成物的不稳定性使装置中残留的SO2气体完全被装置E中的NaOH溶液吸收，以防止污染环境(4)2Fe＋6H2SO4(浓)=====△Fe2(SO4)3＋6H2O＋3SO2↑2．硫在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变成C，在C里加Na2S产生气体D，把D通入B溶液得浅黄色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一种元素。按A、B、C、D、E顺序排序的是()A．SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、SB．SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、SC．SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3D．SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3B[硫在空气中燃烧生成SO2，SO2溶于水得H2SO3，向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr，在H2SO4溶液中加Na2S产生气体H2S，H2S