2020高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 硫、氮和可持续发展 第一单元 含硫化合物的性质和应用（

[学习目标]1.了解工业制备硫酸的原料、设备和流程。2.掌握浓H2SO4的吸水性、脱水性及强氧化性。能够设计简单的实验验证C、Cu与浓H2SO4的反应及产物。3.了解含硫化合物的相互转化。23自主学习区一、H2SO4的性质1．硫酸是强电解质，在水溶液中能完全电离，H2SO4===2H＋＋SO2－4，硫酸是二元酸，稀H2SO4具有酸的通性：①与指示剂反应；②与碱反应；③与碱性氧化物反应；④与某些盐反应；⑤与活泼金属反应。2．浓H2SO4的性质(1)吸水性：作干燥剂。(2)脱水性：。C12H22O11――→浓H2SO4(3)强氧化性：①常温下使钝化。②与金属反应Cu＋2H2SO4(浓)=====△□01将有机物中H、O元素按原子个数比为2∶1脱去，形成水□0212C＋11H2O□03Fe、Al□04CuSO4＋SO2↑＋2H2O③与非金属反应C＋2H2SO4(浓)=====△二、H2SO4的工业制法1．原料：S或硫铁矿、空气、98.3%浓硫酸。2．三个步骤(1)SO2的生成：。(2)SO2的催化氧化：。(3)SO3的吸收：。3．设备：。□05CO2↑＋2SO2↑＋2H2O□014FeS2＋11O2=====高温2Fe2O3＋8SO2□022SO2＋O2催化剂△2SO3□03SO3＋H2O===H2SO4□04沸腾炉、接触室、吸收塔三、几种常见的硫酸盐1．硫酸钙(CaSO4)2[CaSO4·2H2O]=====△2CaSO4·H2O＋3H2O(石膏)(熟石膏)用途：石膏绷带、制水泥。2．硫酸钡(BaSO4)：俗名重晶石，不溶于水，也不溶于酸。用途：钡餐、白色颜料。3．硫酸亚铁(FeSO4)、FeSO4·7H2O(绿矾)用途：治疗缺铁性贫血，生产净水剂、铁红。SO2－4的检验：加入盐酸酸化，再加入BaCl2，有白色沉淀BaSO4生成，离子方程式为Ba2＋＋SO2－4===BaSO4↓。1．Fe、Al被浓H2SO4钝化是化学变化吗？提示：是，常温下，Fe、Al的表面能被浓H2SO4氧化生成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸与内部金属的进一步反应，属于化学变化。提示2．浓H2SO4与金属及非金属的反应中各表现了哪些性质？提示：与金属反应时，浓硫酸既表现氧化性也表现酸性；与非金属反应时，浓硫酸仅表现氧化性。提示3．工业上为什么不用水吸收SO3，而是用浓硫酸来吸收？提示：为了防止形成酸雾，提高SO3的吸收率。提示4．作为常用的气体干燥剂之一，浓硫酸是否可以干燥所有的气体？提示：①凡是不与浓硫酸反应的气体，都可以用浓硫酸干燥，如：H2、CO、CO2、O2、N2、SO2、HCl等。②碱性气体NH3不能用浓硫酸干燥，它可以与H2SO4发生反应：2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4，而被浓硫酸吸收。③还原性气体不能用浓硫酸干燥，如：H2S、HI、HBr等，它们可以被浓硫酸氧化。提示5．浓H2SO4与蔗糖的脱水实验时，为什么能闻到刺激性气味？提示：浓H2SO4与生成的炭反应，生成了有刺激性气味的SO2气体。提示6．SO2有还原性，浓H2SO4可以干燥SO2气体吗？提示：可以，相邻价态间不发生氧化还原反应。提示23教师点拨区一、浓H2SO4的强氧化性及SO2－4的检验1．浓硫酸与稀硫酸氧化性的区别浓硫酸具有强氧化性，主要是构成酸根的中心原子S＋6易获得电子，显示出与稀硫酸不同的强氧化性，而稀H2SO4是电离出的H＋得电子，只具有较弱的氧化性，可氧化较活泼的金属Zn、Fe等。2．浓硫酸氧化性的表现(1)Fe、Al的钝化当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，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)与不活泼金属和非金属的反应由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：①反应要加热，否则不反应；②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；③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；④随着反应的进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止；⑤H2、N2、O2、F2、Cl2、Br2等不能被浓硫酸氧化。(3)浓硫酸作干燥剂浓硫酸具有吸水性，能够干燥H2、N2、O2、CO、CO2、Cl2等气体，但由于其具有强氧化性，一些较强还原性的气体，如HI、H2S、HBr等不能用浓H2SO4干燥。3．SO2－4的检验(1)杂质离子的干扰①Ag＋干扰盐酸酸化能防止Ag＋干扰，因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。②CO2－3、SO2－3、PO3－4干扰因为BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中(如BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋)。因此检验SO2－4时，必须用酸酸化(一般用盐酸而不能用HNO3酸化)。(2)钡盐的选择所用钡盐不能是Ba(NO3)2溶液，一般用BaCl2溶液，因为在酸性条件下，SO2－3、HSO－3、SO2等会被溶液中的NO－3氧化为SO2－4，从而得出错误的结论。(3)正确操作被检液――→加足量盐酸酸化无现象――→滴加BaCl2溶液有无白色沉淀(判断有无SO2－4)。特别提醒1浓H2SO4对皮肤有强烈的腐蚀性。若不慎沾在皮肤上，应立即用布擦去，再用大量水冲洗，最后涂上3%～5%的NaHCO3溶液。2浓H2SO4与Cu的反应只在加热条件下反应，常温下不反应。二、硫和含硫化合物的相互转化1．硫及其化合物之间的转化关系可归纳如下：2．相邻价态间不发生氧化还原反应如：S和SO2、SO2和浓H2SO4都不能发生氧化还原反应，故SO2可以用浓H2SO4干燥。[练习与实践]1．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、铝等金属钝化答案D答案解析A项，浓H2SO4使蔗糖炭化表现脱水性；B项，浓H2SO4与Cu必须加热才能反应；C项，浓H2SO4是酸性干燥剂，不能干燥氨气。解析2．利用废铜制取CuSO4溶液最好的方法是()A．铜屑与浓硫酸混合加热B．铜屑在空气中灼烧后再溶于稀硫酸C．铜屑与稀硫酸混合加热D．铜屑在空气中灼烧后再溶于浓硫酸解析若用Cu直接与浓H2SO4反应，会生成SO2，污染空气，同时浪费原料，所以应先将Cu转化为CuO，再与H2SO4作用。解析答案B答案3．接触法制H2SO4不会用到的设备是()A．沸腾炉B．合成塔C．吸收塔D．接触室解析接触法制H2SO4共分三个阶段，对应的设备分别是沸腾炉、接触室、吸收塔。解析答案B答案4．下列物质的化学式错误的是()A．重晶石：BaSO4B．熟石膏：CaSO4·2H2OC．苏打：Na2CO3D．胆矾：CuSO4·5H2O解析熟石膏的化学式为2CaSO4·H2O，CaSO4·2H2O为生石膏的化学式。解析答案B答案本课小结1．接触法制备硫酸：(1)三个设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。(2)三个反应：4FeS2＋11O2=====高温2Fe2O3＋8SO2；2SO2＋O2催化剂△2SO3；SO3＋H2O===H2SO4。2．稀硫酸具有酸的通性；浓硫酸具有三大特性：吸水性、脱水性和强氧化性。3．浓H2SO4在与Cu、C的反应中，作氧化剂，被还原为SO2，化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。