人教版 (2019)必修 第二册第一节 硫及其化合物第2课时导学案及答案

第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验

一、硫酸

1．工业制硫酸的原理示意图

上述流程涉及的化学方程式为S＋O2SO2或4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4。

2．硫酸的酸性

(1)电离方程式：H2SO4===2H＋＋SO。

(2)写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、H＋＋OH－===H2O、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

3．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，可用于作干燥剂。

(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

①与金属Cu反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O。反应中氧化剂是浓硫酸，还原剂是Cu，还原产物为SO2。

②与非金属的反应

浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。反应中氧化剂为浓硫酸，还原剂为C，还原产物为SO2。

　实验制H2时，往往用稀硫酸而不用浓硫酸的原因是什么？

提示：浓硫酸具有强氧化性与金属反应时不产生H2而是产生SO2。

二、常见的硫酸盐

1．石膏(化学式为CaSO4·2H2O)，加热失水变为熟石膏(化学式为2CaSO4·H2O)，应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷带，工业上还用于调节水泥的硬化速率。

2．硫酸钡又称“重晶石”或“钡餐”，用于生产其他钡盐的原料或消化系统X射线检查的内服药剂。

3．硫酸铜为白色粉末，CuSO4结合水后变为蓝色晶体胆矾(化学式为CuSO4·5H2O)，又称蓝矾。无水CuSO4可用于检验H2O的存在。胆矾和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。

三、硫酸根离子的检验

1．SO的检验

(1)实验探究：①稀硫酸或Na2SO4溶液现象为有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀不溶解

②Na2CO3溶液现象为有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀溶解且放出气体

(2)SO的检验一般思路：待测液无沉淀无气体生成白色沉淀生成

2．粗盐中可溶性杂质的除去

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)浓硫酸有脱水性，所以可用浓硫酸作干燥剂。 (　　)

(2)1 L 18.4 mol·L－1的浓硫酸与足量铜反应，生成9.2 mol 二氧化硫气体。

  (　　)

(3)浓硫酸与足量Zn反应的后期可以生成H2。 (　　)

(4)H2、Cl2、CO2、HCl均可用浓硫酸干燥。 (　　)

(5)浓硫酸使纸张变黑体现了浓H2SO4的脱水性。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√

2．下列事实与浓硫酸表现出的性质(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(脱水性)

B.在加热条件下铜与浓硫酸反应(氧化性、酸性)

C.蔗糖与浓硫酸反应时有海绵状的炭生成(吸水性)

D.浓硫酸可用来干燥某些气体(不挥发性)

[答案]　B

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

浓硫酸的三大特性

探究1：蔗糖的脱水实验

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C氧化成CO2，并有SO2气体放出。

探究2：浓硫酸与Cu的反应

[实验装置]

[问题思考]

1．a、b、c试管中的现象分别是什么？

提示：a中铜丝变黑，有气体逸出；b中品红溶液逐渐变为无色；c中溶液变为红色。

2．浸NaOH溶液棉团的作用是什么？写出反应的离子方程式。

提示：吸收尾气SO2，防止污染空气。

SO2＋2OH－===SO＋H2O。

3．b中现象说明了什么？

提示：浓硫酸与Cu共热生成SO2，同时说明SO2具有漂白性。

4．Cu与浓硫酸的反应中，浓H2SO4表现了什么性质？

提示：强氧化性和酸性。

浓硫酸的三大特性

微点拨：(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)加热与不活泼金属(如Cu)反应时，即使金属过量也不能使H2SO4完全反应，也不会产生H2。

(3)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。

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.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，能使蔗糖中H、O元素以水的形式脱出，从而使蔗糖炭化变黑，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。]

2．5 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是(　　)

A.有0.09 mol的硫酸被还原

B.有0.045 mol的硫酸被还原

C.充分反应后体系中无硫酸剩余

D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g

D　[浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐被消耗，其浓度逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)＝0.005 L×18 mol·L－1＝0.09 mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)＜0.09 mol，被还原的硫酸小于0.045 mol，参加反应的铜小于2.88 g。]

SO的检验和粗盐的提纯

1．分析下列说法是否正确？不正确的说明原因。

(1)溶液中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有SO。

(2)溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有SO。

(3)溶液中先加入盐酸，无沉淀生成，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，说明溶液中含SO。

(4)溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成，说明溶液含SO。

提示：(1)错误，Ag＋、CO、SO等离子干扰。

(2)错误，Ag＋干扰。

(3)正确。

(4)错误，SO干扰。

2．如何除去NaCl溶液中的Ca2＋？

提示：溶液中加入过量的Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量稀盐酸，调节溶液pH为中性。

1．SO的检验

(1)一般思路

待检验溶液无明显现象(若有沉淀，则静置后取上层清液)观察有无白色沉淀产生(若有白色沉淀产生，则说明待检验溶液中含有SO；若无白色沉淀产生，则说明待检验溶液中不含SO)。

(2)排除干扰

①Ag＋干扰：用盐酸酸化可排除Ag＋的干扰。

②CO、SO、PO干扰：BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2都是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是，这些沉淀可溶于强酸中，因此检验SO时，必须先用盐酸酸化。不能用硝酸酸化，因在酸性条件下，SO、HSO等会被溶液中的NO氧化为SO，从而干扰检验结果。

2．除去粗盐中可溶性杂质的步骤

微点拨：粗盐提纯时为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂，后续试剂要能够将前面所加的过量试剂除去，由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入，碳酸钠既要除去杂质钙离子还要除去过量的钡离子。

3．向某溶液中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再滴入稀盐酸，沉淀不溶解，则该溶液中(　　)

A.一定有SO　 B．可能有SO或Ag＋

C.一定无Ag＋     D．可能有CO

[答案]　B

4．除去粗盐中的杂质CaCl2、MgCl2和Na2SO4，过程如下：

下列有关说法中，不正确的是(　　)

A.除去Mg2＋的主要反应：MgCl2＋2NaOH===

Mg(OH)2↓＋2NaCl

B.试剂①一定不是Na2CO3溶液

C.检验SO是否除净：取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液

D.滤液加稀盐酸时只发生反应：HCl＋NaOH===H2O＋NaCl

D　[Mg2＋用氢氧化钠溶液除去，反应的化学方程式为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，故A正确；因为需要用Na2CO3除去过量的BaCl2，所以试剂①一定不是Na2CO3溶液，故B正确；检验硫酸根离子是否除净的操作为取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成，故C正确；由上述分析可知，滤液中含有过量的Na2CO3和NaOH，故向滤液中滴加稀盐酸时，盐酸会与Na2CO3和NaOH发生反应，故D错误。]

物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”

(1)三个必须

①除杂试剂必须稍过量。

②过量试剂必须除尽，且容易除去。

③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。

(2)四个原则

某同学在研究Fe与H2SO4的反应时，进行了如图所示的实验。

1．实验Ⅰ中现象是什么？写出反应的离子方程式。

提示：有气体生成，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

2．实验Ⅱ中，铁丝表面迅速变黑，反应很快停止，其原因是什么？体现了浓硫酸的什么性质？

提示：浓硫酸使铁丝迅速形成一层氧化物保护膜阻止反应。体现了浓硫酸的强氧化性。

3．实验Ⅲ中，B中的现象是什么？说明了什么问题？

提示：品红溶液红色逐渐褪色，说明A中生成SO2气体。

4．装置C的作用是什么？

提示：吸收尾气中的SO2气体，防止污染环境。

5．若检测到D处有可燃性气体，这种气体可能是什么？

提示：H2。

6．对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同学们得出以下结论：

(1)浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，浓硫酸的氧化性源于＋6价的硫元素，稀硫酸的氧化性源于什么？

(2)造成反应多样性的因素有哪些？

提示：(1)＋1价的氢元素(或H＋)。

(2)浓度、温度等。

通过Fe与浓、稀硫酸的反应实验探究，培养学生“科学探究与科学态度”的核心素养。

1．下列反应式不正确的是(　　)

A.SO2转化为SO3：2SO2＋O22SO3

B.稀硫酸与Fe反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

C.Zn与浓硫酸反应：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O

D.C与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O

[答案]　B

2．浓硫酸有许多重要的性质，在与含有少量水分的蔗糖作用的过程中不能显示的性质是(　　)

A.酸性　　  B．脱水性

C．强氧化性　　 D．吸水性

[答案]　A

3．用如图所示实验装置(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中铜丝可控制反应生成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

D　[上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸接触与分离，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，B项正确；SO2有毒，要用NaOH溶液吸收处理，C项正确；反应液中H2SO4的浓度较高，不能向①中加水，应将①中溶液沿器壁慢慢加入水中且边加边搅拌，D项错误。]

4．为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO和泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行五项操作：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，正确的操作顺序是(　　)

A.①④②⑤③　　 B．④①②⑤③

C.②④⑤①③     D．⑤②④①③

D　[首先要明确除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，可分别加入Na2CO3溶液、NaOH溶液和BaCl2溶液，且三种溶液均过量才能使杂质离子分别变成CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4沉淀，过量的BaCl2溶液只能用Na2CO3溶液除去，故要在加入BaCl2溶液之后加入Na2CO3溶液，才能保证不引入新杂质Ba2＋，而多余的NaOH和Na2CO3只需要在过滤后再加入盐酸即可，至于NaOH溶液的加入顺序，只要在过滤前加入就可除去Mg2＋，故D项正确。]

5．(素养题)某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为产生的气体除二氧化硫外，还可能有氢气。为了验证哪位同学的判断正确，丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸反应产生的气体为X，且该反应装置已略去)。

试回答下列问题：

(1)上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为__________________________

________________________________________________________________。

(2)乙同学认为还可能产生氢气的理由是______________________________

________________________________________________________________。

(3)装置A中加入的试剂可能是________，作用是________________；装置B中加入的试剂可能是________________，作用是___________；装置E中加入的试剂可能是________________，作用是________________。

(4)可以证明气体X中含有氢气的实验现象：装置C中________，装置D中

________________________________________________________________

________________________________________________________________。

[解析]　(1)二氧化硫由锌和浓硫酸反应得到，锌和浓硫酸反应得二氧化硫、硫酸锌和水，反应的化学方程式为Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)在Zn与浓H2SO4反应的过程中，H2SO4被消耗且有水生成，H2SO4浓度逐渐减小，变成稀H2SO4，Zn与稀H2SO4反应生成H2。(3)分析装置图可知，装置A可用品红溶液验证二氧化硫的存在；通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，通过装置B中的浓硫酸除去水蒸气；氢气和氧化铜反应生成铜和水蒸气，所以利用装置D中的无水硫酸铜检验水的生成，为避免空气中的水蒸气影响装置D中水的检验，装置E中的试剂为碱石灰。(4)证明气体X中含有氢气的现象是装置C中黑色粉末变为红色，装置D中白色粉末变为蓝色。

[答案]　(1)Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)当Zn与浓硫酸反应时，浓硫酸逐渐变稀，Zn与稀硫酸反应可产生H2　(3)品红溶液　检验SO2　浓硫酸　吸收水蒸气　碱石灰　防止空气中的水蒸气进入装置D中　(4)黑色粉末变为红色　白色粉末变为蓝色