資源簡介

5.1.2《硫酸》
學案
學習目標：
1、了解濃硫酸的三大特性。
2、能運用氧化還原反應知識理解濃硫酸的氧化性。
3、認識硫酸在相關反應中體現的性質。
教學重難點：
1、濃硫酸的三大特性（強氧化性、吸水性、脫水性）。
2、濃硫酸與金屬單質、非金屬單質、還原性物質的氧化還原理論的分析。
課前復習：
二氧化硫的性質（漂白性、氧化性、還原性、酸性氧化物的通行）。
學習過程：
一、硫酸的用途與工業制備
(1)用途：
①重要的化工原料，可用于制___________、炸藥、染料、鹽類等。
②用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發性酸、作干燥劑等。
(2)工業制備：
（3）制備流程：
【課堂練習】1、寫出下列流程的化學方程式。
①制備_________________________________或S+O2= SO2；
②制備SO3：___________________________；
③吸收SO3：___________________________。
二、硫酸的化學性質
（1）酸的通性
電離方程式 。
【課堂練習】2、寫出下列流程的離子方程式。
稀硫酸與活潑金屬反應，如Zn：______________________。
稀硫酸與金屬氧化物反應，如CuO：______________________。
稀硫酸與堿反應，如NaOH： ____________________________。
稀硫酸與部分鹽反應，如Na2CO3： _______________________。
（2）濃硫酸的特性——吸水性與脫水性
【實驗探究】“黑面包”實驗
(1)吸水性：濃硫酸能吸收存在于周圍環境中的水分，常用做
(2)脫水性：濃硫酸能將有機物中的 元素按水的組成比脫去
【思考討論】1、吸水性與脫水性的區別
2、濃硫酸能使藍色膽礬變為白色，該過程體現了濃硫酸的脫水性還是吸水性？
【實驗探究】
（3）濃硫酸的特性——強氧化性
【實驗5-3】濃硫酸和銅的反應
【學生活動】描述試驗現象并寫出方程式。
A、試管中銅絲表面__________________________。
B、試管中的品紅溶液逐漸變為________。
C、試管中的紫色石蕊溶液逐漸變為________。
D、將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變為_____。
【思考交流】
（1）該方程式中，誰是氧化劑，誰是還原劑？
（2）濃硫酸在這個反應中體現了什么性質？
（3）實驗室用金屬和酸反應制取氫氣時，往往用稀硫酸、而不用濃硫酸，這是為什么？
【思考交流】1.濃硫酸能和金屬反應，為什么可用鋁罐車和鐵罐車來運輸濃硫酸？
2.濃硫酸的特性——強氧化性
①與金屬的反應：
②與非金屬反應：
③與具有還原性的化合物反應，如 等
【課堂總結】濃硫酸特性——強氧化性
【課堂練習】
1.下列氣體不能用濃硫酸干燥的是(　　)
A. H2 B. H2S C. SO2 D. Cl2
2.下列事實與濃硫酸表現出的性質(括號中)的對應關系正確的是(　　)
A.在空氣中敞口久置的濃硫酸，溶液質量增大(難揮發性)
B.在加熱條件下銅與濃硫酸反應(強氧化性、酸性)
C.蔗糖與濃硫酸反應中有海綿狀的炭生成(吸水性)
D.濃硫酸可用來干燥某些氣體(脫水性)
3.濃硫酸在使下列物質發生轉化時，只表現強氧化性的是(　　)
A. Cu→CuSO4 B. C→CO2
C. FeO→Fe2(SO4)3 D. Fe2O3→Fe2(SO4)3
4.濃硫酸分別與三種鈉鹽反應，產生的現象如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A.對比①和②可以說明還原性：Br->Cl-
B.①和③相比可說明氧化性：Br2>SO2
C.②中試管口白霧是HCl遇水蒸氣所致，說明酸性：H2SO4>HCl
D.③中濃硫酸被還原成SO2
5.某化學課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應情況，用如圖所示裝置進行有關實驗。請回答：
(1)裝置A中發生反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)裝置D中試管口放置的棉花應事先用一種液體浸濕，這種液體是　　　　，其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)裝置B的作用是貯存多余的氣體。當D處有明顯的現象后，關閉止水夾K并移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產生，此時B中現象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。B中應放置的液體是 (填字母)。
A.水 B.酸性KMnO4溶液
C.濃溴水 D.飽和NaHSO3溶液
(4)實驗中，取一定質量的銅片和一定體積18 mol·L-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應完畢，發現燒瓶中還有銅片剩余，該小組學生根據所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認為原因是 。
②下列藥品中能用來證明反應結束后的燒瓶中確有余酸的是　　　　(填字母)。
A.鐵粉 B.BaCl2溶液
C.銀粉 D.NaHCO3溶液
參考答案
1.B
解析：濃硫酸作干燥劑只能干燥酸性氣體(如SO2、Cl2等)和中性氣體(如H2等)，不能干燥堿性氣體(如NH3等)和還原性氣體(如H2S等)。
2.B
3.B
解析：濃硫酸在反應中表現出酸性時，硫元素的化合價不變，硫元素仍以S的形式存在；濃硫酸表現出強氧化性時，硫元素的化合價降低。C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O中，硫元素的化合價降低，濃硫酸只表現強氧化性；Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O中，硫元素的化合價不變，濃硫酸只表現酸性；而Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O和2FeO+4H2SO4=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O中，都是一部分硫元素化合價降低，一部分硫元素化合價不變，所以濃硫酸在A、C項轉化中，既表現了酸性，又表現了強氧化性。
5.A
解析：反應①生成的紅棕色氣體是溴蒸氣，反應②產生白霧說明生成了氯化氫，說明濃硫酸能將Br-氧化成Br2，而不能將氯離子氧化成氯氣，A正確；反應③生成的是二氧化硫氣體，該反應屬于非氧化還原反應，而且亞硫酸鈉與溴化鈉不是同一類型，B錯誤；白霧說明氯化氫易揮發，C錯誤；反應③是非氧化還原反應，D錯誤。
6.(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案均可)　吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣
(3)瓶中液面下降，而長頸漏斗中液面上升　D
(4)①反應過程中硫酸被消耗，濃硫酸逐漸變稀，而銅不和稀硫酸反應　②AD
解析：(1)Cu可與濃硫酸發生反應：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)因為SO2是污染性氣體，不能排入大氣中，故D中試管口放置的棉花應事先用NaOH溶液浸濕，以吸收多余的SO2，防止污染空氣。(3)余熱使反應繼續進行，生成的多余氣體可貯存于B中，排出的液體進入長頸漏斗，為減少SO2的溶解，B內應盛放飽和NaHSO3溶液。(4)隨著反應的進行，H2SO4被不斷消耗，且反應生成水，使硫酸溶液的濃度逐漸減小，當變為稀硫酸時，反應將會停止，而銅與稀硫酸不反應；可向反應結束后的燒瓶中加入鐵粉或NaHCO3溶液，若有氣泡產生，則可證明確有余酸。
第1頁5.1.2《硫酸》
課后作業
一、選擇題
1．區別濃硫酸和稀硫酸，既簡單又可靠的方法是(　　)
A．與銅片反應
B．與石蕊溶液反應
C．用玻璃棒各蘸少許涂在紙上
D．加入鋅片看是否有氣體生成
2．下列現象和用途中，濃硫酸表現脫水性的是(　　)
A．實驗室制取氯氣時濃硫酸作干燥劑
B．濃硫酸加到蔗糖中，蔗糖變黑
C．濃硫酸加到膽礬上，藍色晶體變為白色粉末
D．濃硫酸在常溫下使Fe、Al鈍化
3．用下圖所示實驗裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應。下列實驗不合理的是(　　)
A．上下移動①中銅絲可控制SO2的量
B．②中選用品紅溶液驗證SO2的生成
C．③中選用NaOH溶液吸收多余的SO2
D．為確認CuSO4生成，向①中加水，觀察顏色
4．下列對濃硫酸的敘述正確的是(　　)
A．常溫下，濃硫酸與鐵、鋁不反應，所以鐵質、鋁質容器能盛放濃硫酸
B．濃硫酸具有強氧化性，SO2、H2、CO具有還原性，故濃硫酸不能干燥SO2、H2、CO
C．濃硫酸和銅片加熱既表現出酸性，又表現出氧化性
D．濃硫酸與亞硫酸鈉反應制取SO2時，濃硫酸表現出強氧化性
5．在如下圖所示的實驗中，實驗開始一段時間后，對看到的現象敘述錯誤的是(　　)
A．蘋果塊會干癟
B．膽礬晶體表面“有白斑”
C．小試管內有晶體析出
D．pH試紙變紅
6．濃硫酸和2 mol·L－1的稀硫酸，在實驗室中敞口放置。它們的質量和放置天數的關系如圖。分析a、b曲線變化的原因是 (　　)
A．a升華、b冷凝 B．a揮發、b吸水
C．a蒸發、b潮解 D．a冷凝、b吸水
7．如圖所示，小試管內盛有約3 mL飽和硫酸銅溶液，與錐形瓶連通的U形管內盛有少量水(為便于觀察，預先染成紅色)。沿小試管內壁小心地慢慢倒入約3 mL濃硫酸靜置片刻，不可能觀察到的現象是(　　)
A．小試管內液體分兩層，上層藍色，下層無色
B．U形管內左邊液面下降，右邊液面升高
C．有少量白色固體析出
D．有少量藍色固體析出
8．用硫及其化合物制硫酸有下列三種反應途徑，某些反應條件和產物已省略。下列有關說法不正確的是(　　)
途徑①：SH2SO4
途徑②：SSO2SO3H2SO4
途徑③：FeS2SO2SO3H2SO4
A．途徑①的反應中體現了濃HNO3的強氧化性
B．途徑②③的第二步反應在實際生產中可以通過增大O2的濃度來降低成本
C．由途徑①②③分別制取1 mol H2SO4，理論上各消耗1 mol S，各轉移6 mol e－
D．途徑②③比途徑①污染相對小且原子利用率高，更能體現“綠色化學”的理念
二、非選擇題
9．(1)寫出濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應的化學方程式________________ ____________。
(2)試用上圖所示各裝置設計一個實驗，驗證上述反應所產生的各種產物。這些裝置的連接順序(按產物氣體從左至右的流向)是________―→________―→________―→________(填裝置的編號)。
(3)實驗室可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，A瓶溶液的作用是________________________________________________________________________，
B瓶溶液的作用是________________________________________________________，
C瓶溶液的作用是_____________________________________________________。
(4)裝置②中所加的固體藥品是________，可驗證的產物是________，確定裝置②在整套裝置中的位置的理由是_________________________________________________________。
(5)裝置③中所盛溶液是________，可驗證的產物是________。
10．某化學興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應，用如圖所示裝置進行有關實驗。
實驗中某同學將a g銅片和12 mL 18 mol·L－1的濃硫酸放入圓底燒瓶中加熱，直到反應完畢，最后發現燒瓶中還有一定量的H2SO4和Cu剩余。
請回答：
(1)請寫出Cu與濃硫酸反應的化學方程式：__________________________________。
(2)裝置E中試管D內盛品紅溶液，當C中氣體收集滿后，D中有可能觀察到的現象是____________________________________________。
實驗裝置E中D有可能造成環境污染，試用最簡單方法加以解決(實驗用品自選)____________。
裝置B的作用是儲存多余的氣體。當D處有明顯現象后，關閉旋塞K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產生，此時B中現象是________________________________。
B中應放置的液體是________(填字母)。
A．飽和Na2SO3溶液 B．酸性KMnO4溶液
C．濃溴水 D．飽和NaHSO3溶液
(3)問題討論：為什么有一定量的余酸還未能使Cu完全溶解。你認為原因是_____________________________。
足量下列藥品能夠用來證明反應結束后的燒瓶中的確有余酸的是________(填字母)。
A．Fe B．BaCl2溶液
C．Ag D．Na2CO3溶液
(4)實驗中該同學向A中反應后溶液中通入一種氣體單質，使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液，請問該氣體單質是__________(填名稱)，反應的化學方程式是____________。
參考答案
1．C
解析：濃硫酸具有脫水性，涂在紙上，使其變黑色，稀硫酸涂在紙上無明顯變化。
2．B
解析：區別濃硫酸的脫水性和吸水性，要看原物質中是否有水分子。一般來說，脫水性是對有機物質而言，其中的氫、氧兩種元素按原子個數比2∶1即以H2O的形式脫去，無機物質失水一般為吸水性，如CuSO4·5H2O失去結晶水，C不正確；A中濃硫酸表現吸水性；D中濃硫酸表現強氧化性；只有B中濃硫酸表現脫水性。
3．D
解析：因為①中含有大量濃硫酸，所以應該冷卻后把①中上層溶液慢慢倒入盛有水的燒杯中，D錯誤。
4．C
解析：常溫下，濃硫酸與Fe、Al發生“鈍化”屬于化學變化，A項不正確；濃H2SO4與SO2、H2、CO不反應，可以作干燥劑，B項不正確；銅與濃硫酸在加熱條件下發生反應，部分H2SO4被還原生成SO2，起氧化劑的作用，還有一部分H2SO4生成CuSO4，起酸的作用，C項正確；實驗室中用濃硫酸與固體亞硫酸鈉反應來制取二氧化硫，在兩種反應物中硫元素處于相鄰價態，根據氧化還原反應規律知，它們之間是不可能發生氧化還原反應的，應為復分解反應，其原理是用難揮發性酸制易揮發性酸，強酸制弱酸，因而在此反應中濃硫酸體現的是難揮發性和酸性，D項不正確。
5．D
解析：濃硫酸具有較強的吸水性、脫水性和強氧化性，因此將蘋果塊、膽礬晶體和飽和硝酸鉀溶液在題中圖示裝置中放置一段時間后，濃硫酸會吸收它們中的水分，使蘋果塊萎縮，膽礬晶體變為白色的無水硫酸銅，飽和硝酸鉀溶液中析出晶體。D項pH試紙在濃硫酸中先變紅后變黑，因濃硫酸具有極強的氧化性和脫水性，能使pH試紙炭化變黑。
6．B
解析：本題考查學生對濃、稀硫酸在吸水與其中水分揮發的差異。在兩種溶液中都存在吸水和水分揮發兩個過程，只不過在濃硫酸中以吸收水分為主，溶液質量增加；而2 mol·L－1稀硫酸中以水分揮發為主，質量減小。
7．D
解析：濃H2SO4的密度大于飽和CuSO4溶液的密度，濃硫酸在下層呈無色；濃H2SO4具有強吸水性，導致CuSO4飽和溶液中水量減少，有膽礬晶體析出，同時膽礬中的水又被濃H2SO4吸收，所以看到有白色固體析出而不是藍色固體。
8．C
解析：途徑①屬于濃硝酸和非金屬單質的反應，表現了濃硝酸的強氧化性，A項正確；途徑②③的第二步反應為可逆反應，通過增大O2的濃度來提高二氧化硫的轉化率，降低成本，B項正確；由途徑①②分別制取1 mol H2SO4，理論上各消耗1 mol S，各轉移6 mol e－，而途徑③轉移7.5 mol e－，C項錯誤。
9．(1)C＋2H2SO4(濃) CO2＋2SO2＋2H2O
(2)④　②　①　③
(3)驗證SO2的存在　充分吸收SO2　驗證SO2是否已被吸收完全
(4)無水硫酸銅　水　由于產物通過①③時會帶出水蒸氣，所以②必須放在①③之前
(5)澄清的石灰水　CO2
解析：C與濃硫酸發生反應：C＋2H2SO4(濃) CO2↑＋2SO2＋2H2O。反應中的生成物有三種：SO2、CO2、H2O。在檢驗這三種產物時要避免相互干擾，如檢驗CO2時一般用澄清石灰水，而SO2也會使澄清的石灰水變渾濁，所以在檢驗CO2之前必須先除去SO2；同時，在氣體通過水溶液后，水蒸氣會隨之帶出，所以必須在通過水溶液之前檢驗水的存在，由上分析可知裝置的連接順序是④―→②―→①―→③。
10．(1)Cu＋2H2SO4(濃) CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)品紅溶液褪色　用浸有NaOH溶液的棉花團塞在試管口　試劑瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升　D
(3)隨著H2SO4的消耗，濃H2SO4濃度逐漸變稀，稀硫酸與銅不反應　AD
(4)氧氣　2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O
解析：(1)Cu與濃H2SO4反應需加熱。(2)SO2能使品紅溶液褪色，為防止環境污染，可用的簡單方法是用浸有NaOH溶液的棉花團塞在試管口，則SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。關閉K裝置內氣體壓強增大，B廣口瓶內液面下降，長頸漏斗內液面上升。B中的液體應不能與SO2反應，而且要防止SO2的溶解。A項，Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3；B項，KMnO4氧化SO2；C項，Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；D項，SO2難溶于飽和NaHSO3溶液。應選D。(3)濃H2SO4濃度降低，變為稀H2SO4，Cu與稀H2SO4不反應。檢驗余酸實質是檢驗H＋的存在。Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，CO32-＋2H＋===H2O＋CO2↑，Fe和Na2CO3溶液能證明H＋的存在；BaCl2溶液不能證明H2SO4剩余，因為產物CuSO4也能電離出SO42-；Ag與H＋不反應，不能證明H＋的存在。故選AD。(4)根據題目要求氣體單質應為強氧化劑，且僅生成CuSO4溶液，該氧化劑為O2。
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