資源簡介

(共34張PPT)
第5章 化工生產中的重要非金屬元素
第一節 硫及其化合物
第2課時 硫酸 硫酸根離子的檢驗
導入
硫酸是重要的化工原料,可用于生產化肥、農藥、炸藥、染料和鹽類等,工業上一般以硫黃或其他含硫礦物(如黃鐵礦)為原料來制備硫酸。硫酸的產量被視為一個國家無機化工工業發展水平的標志。
一、硫酸的工業制法、物理性質
已知黃鐵礦的主要成分為FeS2,根據下面的轉化圖,你能書寫出發生的化學反應方程式嗎
點燃
S + O2 SO2或4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
高溫
2SO2+O2 2SO3
SO3+H2O H2SO4
一、硫酸的工業制法、物理性質
工業制備硫酸工藝中常用98.3% 濃硫酸而不用水吸收SO3,是因為SO3與 H2O劇烈反應,且放出大量的熱,易產生酸霧而影響SO3的吸收。
一、硫酸的工業制法、物理性質
濃硫酸的物理性質：
(1)色態:無色、黏稠的油狀液體。
(2)沸點:沸點高,是難揮發酸、高沸點酸。
(3)密度:密度大,是高密度酸。
(4)溶解性:跟水以任意比互溶,且溶解時放出大量熱。
一、硫酸的工業制法、物理性質
1.常用的濃硫酸質量分數為98%,密度為1.84g/cm3,物質的量濃度是18.4mol/L。
2.濃硫酸的稀釋:酸入水,沿器壁,慢慢倒,不斷攪。
二、硫酸的化學性質
1.硫酸是一種二元強酸,具有酸的通性。稀硫酸溶于水完全電離,其電離方程式為H2SO4 2H+ +SO42-
二、硫酸的化學性質
播放視頻“濃硫酸的吸水性”。
二、硫酸的化學性質
觀察、記錄實驗現象,分析得出實驗結論。
實驗操作 (1)取兩培養皿,其中一個加濃 H2SO4; (2)將兩燒杯放在熱水上,使水蒸氣凝 結在燒杯內壁; (3)將燒杯倒扣在培養皿上 取膽礬晶體分別放在兩個培養皿中,向其中的一個培養皿中加濃 H2SO4
實驗現象
實驗結論
實質
裝濃 H2SO4 的培養皿中的燒杯內壁變得透明,另一個燒杯無明顯變化
加入濃 H2SO4 的培養皿中,膽礬顏色變淺,甚至變為白色
濃 H2SO4 吸收空氣中的水蒸氣
濃 H2SO4 吸收結晶水,
CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O
濃H2SO4
物理變化
化學變化
二、硫酸的化學性質
濃硫酸有吸水性:濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結晶水。
濃硫酸可作干燥劑,可以干燥哪些氣體,不能干燥哪些氣體
濃硫酸可以干燥的氣體有:酸性氣體(如 CO2、SO2、Cl2等)和中性氣體(如 O2、N2、CO等)。
濃硫酸不可以干燥的氣體有:堿性氣體(如NH3等)和某些還原性氣體(如 HBr、HI、H2S等)。
二、硫酸的化學性質
從硫酸中硫元素的化合價角度分析硫酸可能具有的化學性質有哪些,如何利用實驗進行驗證呢
播放視頻“濃硫酸與蔗糖的反應”。
二、硫酸的化學性質
實驗操作 向燒杯中加入約1/4體積蔗糖,加入少量蒸餾水,加入約15mL濃硫酸,用玻璃棒攪拌均勻,觀察現象
實驗現象
反應原理
實質
蔗糖由白變黑;蔗糖的體積顯著膨脹,呈疏松海綿狀;有刺激性氣味氣體生成;放出大量的熱
濃硫酸把有機物中的氫、氧原子按個數比2∶1脫去
濃硫酸具有脫水性:濃硫酸能將能蔗糖、紙張、棉布和木材等有機物中的氫和氧按水的組成比脫去。
二、硫酸的化學性質
小試牛刀
蔗糖和濃硫酸的“黑面包”實驗中,蔗糖(C12H22O11)變黑說明有_____
生成,體現了濃硫酸的______性;體積膨脹,呈疏松多孔狀,說明有_____
產生,刺激性氣味的氣體可能是______,說明碳可能和濃硫酸發生了反
應,體現了濃硫酸的_______性。
碳
脫水
氣體
SO2
氧化
二、硫酸的化學性質
演示實驗:濃硫酸與銅的反應。
實驗裝置圖
實驗步驟 (1)在帶導管的橡膠塞側面挖一個凹槽,并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。在試管中加入2mL濃硫酸,塞好橡膠塞,使銅絲與濃硫酸接觸;
(2)加熱,將產生的氣體通入品紅溶液,觀察實驗現象;
(3)向外拉銅絲,終止反應。冷卻后,將試管里的物質慢慢倒入盛有少量水的另一支試管中,觀察溶液的顏色
二、硫酸的化學性質
實驗現象
實驗結論
化學方程式
(1)銅絲表面變黑,有氣泡生成;
(2)品紅溶液逐漸變為無色;
(3)試管里的物質慢慢倒入水中,溶液呈藍色
在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應生成SO2、CuSO4 和 H2O
二、硫酸的化學性質
在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應,生成硫酸銅、二氧化硫和水。在反應中,濃硫酸氧化了銅,自身被還原成二氧化硫。濃硫酸是氧化劑,銅是還原劑。
在加熱時,濃硫酸也能與木炭發生反應,生成二氧化碳、二氧化硫和水,反應的化學方程式:
二、硫酸的化學性質
濃硫酸具有強氧化性:
二、硫酸的化學性質
小試牛刀
用足量的銅片與含2 mol H2SO4的濃硫酸在加熱條件下反應能否得到 1 mol SO2 如果把銅片換為鋅片,得到什么氣體 請說明理由。
不能。隨著反應的進行,硫酸濃度降低到一定程度后,與銅不再反應。如果把銅片換為鋅片,會得到SO2和 H2的混合氣體,因為濃硫酸和鋅反應生成SO2,濃硫酸變成稀硫酸后,鋅和稀硫酸反應生成 H2。
二、硫酸的化學性質
1.濃硫酸和金屬、非金屬反應的規律
(1)濃硫酸與金屬反應時,既表現出酸性又表現出強氧化性,而與非金屬反應時,只表現強氧化性。
(2)濃硫酸與不活潑金屬(如銅)反應時,隨著反應的進行,濃硫酸濃度減小,一旦變為稀硫酸,就不再與不活潑金屬反應。
(3)濃硫酸與活潑金屬(如鋅)反應時,開始濃硫酸表現出強氧化性,生成二氧化硫氣體;當濃硫酸變為稀硫酸時,則表現出酸性,生成的氣體為氫氣
二、硫酸的化學性質
2.濃硫酸吸水性、脫水性的區別
性質 吸水性 脫水性
原理
區別
作用對象
變化類型
應用
濃硫酸吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結晶水
濃硫酸把有機物中氫、氧元素按水的組成比脫去
物質中含有 H2O
物質中不含 H2O,只含有氫元素
和氧元素
含有水分子或結晶水的物質
一般為含氫、氧元素的有機物
物理變化、化學變化
化學變化
作干燥劑
三、常見的硫酸鹽
閱讀教材相關內容,了解常見的硫酸鹽。
(1)硫酸鈣:石膏(CaSO4·2H2O) 熟石膏(2CaSO4·H2O)
CaSO4 主要用于制作模型和醫用石膏繃帶,調節水泥的硬化速率。
(2)硫酸銅:白色粉末CuSO4 結合水變成藍色晶體CuSO4·5H2O,俗稱膽礬。
CuSO4 主要用于檢驗水的存在,膽礬與石灰乳混合制備波爾多液。
(3)硫酸鋇:又稱重晶石,不溶于水和酸,且不易被X射線透過。
BaSO4 主要用作消化系統X射線檢查的內服藥劑,即“鋇餐”。
三、常見的硫酸鹽
小試牛刀
下列各過程主要表現了濃硫酸的哪些性質 請將答案的序號分別填在橫線上。
①強酸性 ②強氧化性 ③高沸點、難揮發性 ④脫水性 ⑤吸水性
(1)用氯化鈉固體和濃硫酸在加熱條件下制氯化氫氣體________。
(2)用磷礦物(主要成分是磷酸鈣)和硫酸反應制磷酸________。
(3)濃硫酸干燥氫氣、氧氣、氯氣、二氧化硫等氣體________。
(4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸________。
③
①
⑤
②
三、常見的硫酸鹽
(5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末________。
(6)不能用濃硫酸干燥溴化氫、碘化氫和硫化氫等氣體________。
(7)濃硫酸使濕潤的藍色石蕊試紙先變紅后變黑________。
⑤
②
①
④
四、SO42-的的檢驗
演示實驗:SO42- 的檢驗。
四、SO42-的的檢驗
溶液中的CO32- 也能與Ba2+ 反應生成白色沉淀,但BaCO3沉淀可以與稀鹽酸反應,放出CO2。因此在實驗室里,通常將溶液先用稀鹽酸酸化,以排除CO32- 等可能造成的干擾,然后加入BaCl2溶液來檢驗SO42- 的存在。
特別提醒
酸化時,稀鹽酸不能改用稀硝酸。
五、SO42-檢驗的應用———粗鹽提純
粗鹽中含有SO42- 、Ca2+ 、Mg2+ 等雜質離子,如何對食鹽進行提純呢
除雜試劑的選擇:
雜質離子 加入的試劑 離子方程式
SO42-
Ca2+
Mg2+
氯化鋇溶液
碳酸鈉溶液
燒堿溶液
Ba2+ +SO42- BaSO4↓
Ca2+ +CO32- CaCO3↓
Mg2+ +2OH- Mg(OH)2↓
五、SO42-檢驗的應用———粗鹽提純
為了將雜質離子完全除去,應加入稍過量的試劑,而后續試劑(或操作)應將前面所加試劑中的雜質離子除去,粗鹽除去雜質離子(SO42- 、Ca2+ 、Mg2+ )可設計哪些方案
五、SO42-檢驗的應用———粗鹽提純
粗鹽提純過程中,Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后加入,目的是除去Ca2+ 和過量的Ba2+ ;NaOH 溶液用于除去 Mg2+ ,NaOH 溶液加入的先后沒有嚴格的要求;過濾后再加入過量的稀鹽酸,以除去過量的 OH- 、CO32- 。
總結
課堂練習
1.在硫酸的工業制法中,下列生產操作與說明生產操作的主要原因都正
確的是 ( )
A.硫鐵礦煅燒前要粉碎,因為大塊硫鐵礦不能燃燒
B.從沸騰爐出來的氣體只有SO2
C.SO2氧化成SO3,SO2能全部轉化為SO3
D.SO3用98.3%的濃 H2SO4吸收,目的是防止形成酸霧,以便使SO3吸收
完全
D
課堂練習
2.下列反應中硫酸只表現出氧化性的是 ( )
A.實驗室用濃硫酸干燥氯氣、氯化氫等氣體
B.將單質碳與濃硫酸混合加熱,有刺激性氣味的氣體產生
C.濃硫酸與銅反應,會生成硫酸銅
D.用濃硫酸在木制品上“烙”字畫
B
課堂練習
3.下列關于離子檢驗的說法中,正確的是 ( )
A.向某溶液中加入稀鹽酸無明顯現象,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀
生成,該溶液中一定含有SO42-
B.向某溶液中加入澄清石灰水,溶液變渾濁,則該溶液一定含有CO32-
C.向某溶液中加入 AgNO3溶液,生成白色沉淀,該溶液中一定含有Cl-
D.加入稀鹽酸后,有氣泡產生,則原溶液中一定有CO32-






A
課堂練習
為了除去粗鹽中的Ca2+ 、Mg2+ 、SO42- 以及泥沙等雜質,某同學設計了一種制備精鹽的實驗方案,步驟如下(用于沉淀的試劑均過量):
下列敘述正確的是 ( )
A.第 ④ 發生的反應只有 CaCl2 +Na2CO3 CaCO3↓+2NaCl
B.③ 中 的 試 劑 可 以 是 NaOH 溶 液,也 可 以 是KOH 溶液
C.步驟②和④順序可以顛倒
D.⑤步操作用到的玻璃儀器只有燒杯、漏斗和玻璃棒
D
謝謝！

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