苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 含硫化合物的性质第2课时学案设计

第2课时　 硫酸的工业制备　浓硫酸的性质

一、硫酸的工业制备

1．以硫铁矿(FeS2)为原料制备硫酸的主要设备和流程

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：

微点拨：用98.3%的浓硫酸吸收SO3，可以避免形成酸雾，并能提高吸收效率。

二、浓硫酸的性质

1．吸水性

(1)浓硫酸可吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。

(2)常用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥某些气体(如H2、Cl2、SO2等)，不能干燥碱性气体(如NH3等)和强还原性气体(如H2S等)。

2．脱水性

(1)浓硫酸能把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去，剩余黑色的炭。

(2)实验探究。

现象1：蔗糖逐渐变黑。原因是浓硫酸具有脱水性：

C12H22O1112C＋11H2O

现象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。原因是浓硫酸具有强氧化性，把炭氧化成CO2，并有SO2气体放出。

微点拨：浓硫酸的脱水作用一般适用于含C、H元素的有机物，这些有机物本身没有H2O，但有H、O元素，浓硫酸能把有机物中的H、O元素按H2O的组成比(H∶O＝2∶1)脱出来，使这些有机物发生化学变化。

3．强氧化性

(1)与金属铜的反应

(2)与非金属的反应

浓硫酸与木炭反应的化学方程式： C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。

　C、Cu分别与浓硫酸反应时，浓硫酸各表现出什么性质？

[提示]　与碳反应时体现浓硫酸的强氧化性；与Cu反应时体现浓硫酸的酸性和强氧化性。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)在接触法制硫酸中，矿石粉碎的目的是为了增大反应物的接触面积，使反应更充分。 (√)

(2)在吸收塔内，是用浓硫酸吸收SO3而不是用水，目的是为了防止形成酸雾，腐蚀设备。 (√)

(3)浓硫酸具有吸水性，所以浓硫酸可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体。 (×)

(4)将浓硫酸滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀并有刺激性气味气体生成，说明浓硫酸有脱水性、吸水性和强氧化性。              (√)

2．下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中正确的是(　　 )

A．常温时都能与铁发生反应，放出气体

B．加热时都能与铜发生反应

C．都能作为气体干燥剂

D．硫元素的化合价都是＋6价

D　[常温时浓硫酸使铁钝化；铜与稀硫酸常温和加热时都不反应；浓硫酸有吸水性可以作干燥剂，稀硫酸不能作干燥剂。]

3．某报刊曾报道下面一段新闻“某日凌晨，一辆载有浓硫酸的罐车在某境内侧翻。从车中流出的硫酸使路边杂草等被腐蚀成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空气中到处弥漫着刺鼻的气味。”请用化学知识解释下列问题：

(1)“路边杂草被腐蚀成黑色”其原因是          。

(2)浓硫酸为不挥发性强酸，为什么说“到处弥漫着刺鼻的气味”？                                             。

[答案]　(1)浓硫酸使草炭化　(2)炭化后的碳与浓硫酸反应生成SO2

化学兴趣小组的同学设计改进了蔗糖与浓硫酸反应的“黑面包”实验，并验证反应过程中的产物，实验装置如下所示：

[问题1]　猜想品红1溶液褪色的原因吗？高锰酸钾溶液褪色起怎样的作用？为什么要用品红2溶液？

[提示]　用品红1溶液褪色验证二氧化硫，再用高锰酸钾吸收多余的二氧化硫，接着再次验证二氧化硫是否全部被吸收，最后才验证二氧化碳。

[问题2]　实验中为什么要加水？

[提示]　浓硫酸与碳的反应需要加热，加水的作用是产生热量，引发反应。

[问题3]　该实验主要体现了浓硫酸的哪些特性？

[提示]　脱水性和强氧化性。

1．浓硫酸吸水性和脱水性的区别

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。

(2)反应规律：

①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，硫酸变稀后，生成的气体为H2。

②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，反应就停止。

③与具有还原性的化合物反应，如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。

1．硫元素常见化合价及其物质类别关系如图，下列说法错误的是(　　)

A．X是H2S

B．Y既有氧化性又有还原性 

C．将X与Y混合，不能生成硫

D．工业上制Z的主要原料是硫铁矿

C　[－2价硫的氢化物，为硫化氢， X是H2S, A正确；处于中间价态的元素具有氧化性和还原性，＋4价的硫处于中间价态，所以Y既有氧化性又有还原性，B正确；将X是硫化氢、Y是二氧化硫，两者混合，发生归中反应，能生成硫， C错误；工业上制硫酸用煅烧硫铁矿来造气，则工业上制Z的主要原料是硫铁矿， D正确。]

2．将浓硫酸表现的性质填入括号内。

A．酸性　　　　 B．强氧化性

C．脱水性   D．吸水性

(1)用磷矿粉[主要成分Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸(　　 )

(2)热的浓硫酸与铜片反应(　　 )

(3)浓硫酸不能干燥NH3、H2S、HI等气体(　　 )

(4)浓硫酸能吸收H2或SO2气体中的水分(　　 )

(5)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑(　　 )

(6)锌和稀硫酸反应(　　 )

[解析]　硫酸与Ca3(PO4)2反应制磷酸利用了硫酸的强酸性；热的浓硫酸与铜片反应生成CuSO4和SO2，表现了浓硫酸的强氧化性和酸性；NH3为碱性气体，不能用浓硫酸干燥；H2S、HI为还原性气体，浓硫酸氧化这两种气体；浓硫酸可用来干燥气体，表现了其吸水性；浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸变红，表现其酸性，后变黑，表现其脱水性；金属与稀硫酸的反应，是H＋表现出来的酸的通性，利用了硫酸的酸性。

[答案]　(1)A　(2)AB　(3)AB　(4)D　(5)AC　(6)A

1．在硫酸的工业制法中，下列说法正确的是(　　 )

A．黄铁矿煅烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧

B．从沸腾炉出来的气体只有SO2

C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3

D．SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全

D　[将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块黄铁矿不能燃烧。从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有SO3、O2等。SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3。SO3转化为硫酸，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分。]

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．蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体

C．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体

D．浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸只表现强氧化性

B　[浓硫酸具有脱水性，使蔗糖中氢、氧元素以水的形式脱出，而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性，D错误。]

3．浓硫酸在实现下列物质的转化过程中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是(　　 )

①Cu―→CuSO4 ②C―→CO2　③FeO―→Fe2(SO4)3　④Fe2O3―→Fe2(SO4)3

A．①③　　　　　　　　 B．②④

C．①④   D．②③

A　[①正确，浓硫酸表现出强氧化性，将Cu氧化为Cu2＋，自身还原为SO2，同时生成了盐(CuSO4)，体现了浓硫酸的酸性；②只体现了浓硫酸的强氧化性；③既体现了浓硫酸的强氧化性，将＋2价Fe氧化为＋3价Fe，同时又生成了盐[Fe2(SO4)3]，体现了浓硫酸的酸性；④只体现了浓硫酸的酸性。]

4．向50 mL 18 mol·L－1的H2SO4溶液中加入足量的铜片，加热使之反应。则充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量(　　 )

A．小于0.45 mol

B．等于0.45 mol

C．在0.45 mol和0.90 mol之间

D．大于0.90 mol

A　[根据反应：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。若50 mL 18 mol·L－1的H2SO4与铜完全反应，被还原的H2SO4的物质的量为0.45 mol，而实际上，随着反应的进行，H2SO4的浓度逐渐变稀，铜与稀H2SO4不反应，故被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol。]

5．如图为浓硫酸与铜片反应的装置。请回答下列问题：

(1)浓硫酸与铜片反应的化学方程式为                   。

(2)反应一段时间后，试管乙中品红溶液的现象是            。

(3)下列有关该实验的说法，不正确的是        (选填字母)。

A．该反应中浓硫酸只体现酸性

B．试管乙中含有碱液的棉花，其作用是吸收过量的SO2，防止环境污染

C．反应一段时间后，将试管甲中的溶液缓慢倒入盛有水的烧杯，溶液显蓝色

D．含0.04 mol溶质的浓硫酸与足量的铜片反应，能收集到448 mL的SO2(标准状况)

[解析]　(1)浓硫酸与铜片反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)反应中生成的SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色或红色变浅。(3)A项，该反应中浓硫酸被还原为SO2，同时生成CuSO4，则浓硫酸体现了酸性和强氧化性，错误；B项，SO2是酸性有毒的气体，用含有碱液的棉花吸收过量的SO2，防止环境污染，正确；C项，因有CuSO4生成，其水溶液显蓝色，正确；D项，随着反应的进行，浓硫酸的浓度减小，而稀硫酸与铜不反应，所以含0.04 mol溶质的浓硫酸不可能完全反应，则收集到的SO2气体的体积小于448 mL (标准状况)，错误；答案选AD。

[答案]　(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)品红溶液褪色或红色变浅　(3)AD