資源簡介

(共69張PPT)
第五章　化工生產中的
重要非金屬元素
硫酸和硫酸根離子的檢驗　不同價態含硫物質的轉化
第2課時
第一節　硫及其化合物
學習目標
1.通過硫酸性質的學習,能從物質類別和硫元素化合價的角度描述硫酸的性質并用化學方程式表示。
2.通過實驗探究濃硫酸的性質,能辨析其吸水性、脫水性和強氧化性,能設計實驗進行硫酸根離子的檢驗。
3.通過認識自然界中常見的含硫物質,能解釋含硫物質在自然界中的存在與轉化,能設計實驗實現含硫化合物的轉化。
『自主梳理』
學習任務1　認識硫酸的性質
1.硫酸的工業制法
(1)流程。
(2)原理。
①制氣: 或 。
②接觸氧化: 。
③吸收: 。
2.硫酸的物理性質
純凈的硫酸是無色 狀液體,密度比水大,能與水以任意比互溶,沸點高,難揮發。濃硫酸稀釋的方法是
。
油
將濃硫酸沿器壁慢慢注入
水中,并用玻璃棒不斷攪拌
3.硫酸的化學性質
(1)稀硫酸的酸性。
硫酸在水里很容易電離出 ,具有 ,能使紫色石蕊溶液顯 ,以下為相關反應的離子方程式。
①和活潑金屬(如Fe)反應: 。
②和金屬氧化物(如MgO)反應: 。
③和堿[如Mg(OH)2]反應: 。
④和鹽(如Na2CO3)反應: 。
氫離子
酸性
紅色
實驗 操作
實驗 現象 a.蔗糖逐漸變黑;
b.蔗糖體積膨脹,形成黑色、疏松多孔的海綿狀的固體,并放出有刺激性氣味的氣體
實驗 結論 a.濃硫酸具有 ;
b.濃硫酸具有 ,能將蔗糖炭化生成的碳單質氧化為CO2,自身被還原為SO2
(2)濃硫酸的特性。
①實驗探究。
[濃硫酸與蔗糖]
脫水性
強氧化性
實驗 操作
實驗 現象 e試管中銅絲表面 ,有 生成;
f試管中的品紅溶液逐漸變為 ;
將e試管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈
實驗 結論 Cu和濃硫酸反應的化學方程式為

[實驗5-3]
變黑
氣泡
無色
藍色
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O
②濃硫酸的三大特性。
a.吸水性:濃硫酸能吸收存在于周圍環境中的 ,以及混在氣體中的水分子,故常用作 。
b.脫水性:濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機化合物中的
按 的組成比脫去。
c.強氧化性:濃硫酸的還原產物一般為SO2。
水分
干燥劑
氫和氧
水
鈍化
Cu+2H2SO4(濃)
CuSO4+SO2↑+2H2O
致密
氧化膜
C+2H2SO4(濃) CO2↑+
2SO2↑+2H2O
HBr、HI、H2S
4.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,實驗室必備的重要試劑。
(2)工業上可用于生產化肥、農藥、炸藥、染料、鹽類等。
(3)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。
『互動探究』
探究　辨析硫酸的性質
無水硫酸銅為白色或灰白色粉末,吸水性很強,吸水后反應生成藍色的五水合硫酸銅晶體。
問題1:利用銅和濃硫酸在加熱條件下可制備 CuSO4溶液,該反應中硫酸表現什么性質 過量的銅與一定量的濃硫酸反應時,硫酸能否全部參加反應
提示:酸性和(強)氧化性;不能。隨著反應的進行,硫酸的濃度逐漸減小,反應進行到一定程度時,濃硫酸將變為稀硫酸,反應停止,
H2SO4不可能全部參加反應。
問題2:Cu和濃硫酸的實驗中為何要靜置冷卻后再將試管里的溶液慢慢倒入水中觀察
提示:反應后濃硫酸過量,水很少,藍色不宜顯現,若將水加入濃硫酸中則可能會因濃硫酸稀釋放熱而沸騰,導致液體飛濺。
問題3:工業上常將廢銅屑倒入熱的稀硫酸中并不斷地通入空氣來制取CuSO4溶液。寫出此過程中發生的主要反應的化學方程式并分析硫酸表現的性質。
問題4:以上兩種制備方法哪種好 說明原因。
提示:第二種方法好。第二種方法消耗的硫酸少,節約能源;第一種方法生成SO2,會造成大氣污染。
濃、稀硫酸氧化性的差異及與金屬反應的規律
(1)兩者氧化性的差異。
①稀硫酸表現出的氧化性是由于活潑金屬單質與H2SO4電離出來的氫離子反應所致,是一般酸共有的性質。
②濃硫酸的強氧化性是由+6價的硫所引起的,在一定條件下,濃硫酸能跟大多數金屬或非金屬反應,還原產物為二氧化硫,無氫氣產生。
歸
納
拓
展
(2)兩者與金屬反應的規律。
①與活潑金屬反應:硫酸表現氧化性和酸性,硫酸濃度較高時產生SO2,隨反應進行,硫酸濃度降低,產生H2。
②與不活潑金屬反應:硫酸表現氧化性和酸性,硫酸濃度較高時產生SO2,隨反應進行,硫酸濃度降低,反應停止。
③與Fe、Al反應:常溫下濃硫酸使Fe、Al鈍化,產生的致密的氧化物薄膜會阻止反應進一步進行;在加熱條件下,反應正常進行;濃硫酸將Fe氧化為Fe3+。
『題組例練』
題點一　濃硫酸的性質
1.用如圖所示裝置進行下列實驗:將①中的濃硫酸滴入②中,預測的現象與結論相符的是(　　)
A.若②中為濃鹽酸,產生大量氣體:說明硫酸的酸性比鹽酸的強
B.若②中為銅片,有氣泡產生,底部生成灰白色固體:說明濃硫酸有強氧化性
C.若②中為藍色硫酸銅晶體,藍色晶體變為白色:說明濃硫酸有吸水性,發生物理變化
D.若②中為蔗糖,白色固體變為黑色海綿狀,有氣體放出:說明濃硫酸有脫水性、強氧化性
D
解析:濃硫酸具有吸水性,濃鹽酸具有揮發性,濃硫酸吸收濃鹽酸中的水分導致濃鹽酸濃度增大而加快其揮發,實驗體現了濃鹽酸的揮發性和濃硫酸的吸水性,A錯誤;常溫下濃硫酸和Cu不反應,沒有明顯現象,B錯誤;濃硫酸具有吸水性,能吸收硫酸銅晶體中的結晶水,使其變為無水硫酸銅,固體由藍色變為白色,屬于化學變化,C錯誤;濃硫酸能將有機化合物中的氫、氧元素以水的形式脫去而體現脫水性,還能將蔗糖脫水后形成的碳單質氧化為CO2,同時濃硫酸被還原為SO2,體現了濃硫酸的強氧化性,D正確。
2.現有兩瓶無色溶液,分別是稀硫酸和濃硫酸。下列方法不能將它們鑒別出來的是(　　)
A.分別取少量兩種溶液加水稀釋,比較溶液的溫度變化
B.分別取少量兩種溶液滴加到紙張上,觀察紙張是否變黑
C.分別取少量兩種溶液滴加BaCl2溶液,觀察是否產生白色沉淀
D.分別取足量兩種溶液,向其中加入鐵片,一段時間后觀察鐵片是否溶解
C
解析:濃硫酸溶于水會放出大量熱使溶液溫度升高,而稀硫酸溶于水,沒有明顯的熱量變化,溫度幾乎不變,A不符合題意;濃硫酸具有脫水性,能夠使有機物脫水炭化,而稀硫酸不具有脫水性,B不符合題意;兩者都會與BaCl2溶液反應生成BaSO4白色沉淀,C符合題意;在室溫下鐵遇濃硫酸會發生鈍化,不能進一步反應,而鐵加入稀硫酸中,會發生反應使鐵片溶解,溶液變為淺綠色,同時產生氣泡,兩者現象不同,可以鑒別,D不符合題意。
濃硫酸的吸水性和脫水性
(1)吸水性是被干燥物質本身含有的水分子被濃硫酸吸收(包括結晶水和自由水),可能是物理變化,也可能是化學變化。如濃硫酸吸收CuSO4·5H2O晶體中的結晶水是化學變化。
濃硫酸具有吸水性,可用作干燥劑:①能干燥酸性、中性氣體,如Cl2、SO2、O2、H2等;
②不能干燥堿性氣體和還原性氣體,如不能干燥NH3、H2S、HI等。
(2)脫水性是被脫水物質本身沒有水分子,但含有氫元素和氧元素,被濃硫酸按水的組成比脫去(如濃硫酸與蔗糖反應),屬于化學變化。
思維建模
題點二　濃硫酸與金屬的反應規律
3.用如圖所示實驗裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應。下列說法不合理的是(　　)
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.為確認有CuSO4生成,向①中加水,觀察顏色
D
解析:當銅絲與濃硫酸接觸時才能反應,當往上抽動銅絲時,銅絲與濃硫酸不接觸,反應停止,故可通過上下移動①中銅絲控制產生SO2的量,A合理;SO2具有漂白性,可用品紅溶液驗證SO2的生成,B合理;SO2為酸性氣體,具有污染性,能與堿發生反應,故可用NaOH溶液吸收多余的SO2,C合理;濃硫酸過量,試管中有剩余的濃硫酸,應將反應后的混合液慢慢加入水中,否則易導致溶液暴沸噴出試管而發生危險,D不合理。
4.取100 mL 18.3 mol·L-1H2SO4溶液與Zn反應,當Zn完全溶解時,生成的氣體(可使品紅溶液褪色)在標準狀況下的體積為22.4 L。將所得的溶液稀釋成1 L,測得溶液中H+的濃度為1 mol·L-1,則所生成的氣體中SO2與H2的體積比約為(　　)
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1
A
學習任務2　探究硫酸根離子的檢驗
『自主梳理』
1.硫酸根離子檢驗的實驗探究
實驗操作
實驗現象 ,加入稀鹽酸后 　 ,加入稀鹽酸后 ,加入稀鹽酸后

實驗結論 與Ba2+反應生成不溶于稀鹽酸的 ,離子方程式: 與Ba2+反應生成的 ,可溶于稀鹽酸
生成白色沉淀
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀不溶解
生成白色沉淀
沉淀
溶解,有氣泡產生
白色BaSO4沉淀
白色BaCO3沉淀
(2)理論解釋。
①先加稀鹽酸的目的是排除 、 、 等的干擾。
2.檢驗硫酸根離子的正確操作及解釋
白色
Ag+
目標產物 可溶性雜質離子 除雜試劑
NaCl Ca2+、Mg2+、

3.硫酸根離子檢驗的應用——粗鹽除雜
(1)試劑。
Na2CO3溶液、NaOH溶液、
BaCl2溶液、稀鹽酸
(2)試劑加入的順序。
為使雜質離子完全除去,通常加入試劑及順序有如下三種。
① →NaOH溶液→ →稀鹽酸。
②NaOH溶液→ → →稀鹽酸。
③ → → →稀鹽酸。
總結:為保障雜質離子完全除去,只要 在
之后加入即可。
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
BaCl2溶液
Na2CO3溶液
NaOH溶液
碳酸鈉溶液
氯化鋇溶液
『互動探究』
問題1:你認為甲、乙兩名同學所設計的實驗方案是否嚴謹 并說明理由。
問題2:如果你認為甲、乙兩名同學所設計的實驗方案均不嚴謹,請你設計一個合理的實驗方案。
歸
納
拓
展
『題組例練』
1.為除去食鹽中少量的 而又不引入新的雜質離子,應依次加入的溶液中溶質為(　　)
A.BaCl2、Na2CO3
B.Na2CO3、BaCl2
C.BaCl2、Na2CO3、HCl
D.Ba(NO3)2、Na2CO3、HCl
C
解析:先加BaCl2溶液可以除去硫酸根離子,后加Na2CO3溶液可除去過量鋇離子,但是過量的碳酸根離子無法除去,A錯誤;先加Na2CO3溶液無明顯變化,后加BaCl2溶液可以除去硫酸根離子和碳酸根離子,但是過量的鋇離子無法除去,B錯誤;先加BaCl2溶液除去硫酸根離子,后加Na2CO3溶液除去過量的鋇離子,最后加HCl溶液除去過量的碳酸根離子,加熱HCl易揮發而除去,C正確;先加Ba(NO3)2溶液雖可以除去硫酸根離子,但是會引入硝酸根離子,后續試劑無法除去
D錯誤。
2.有一瓶Na2SO3溶液,它可能部分被氧化。某同學取該少量溶液,滴入BaCl2溶液,產生白色沉淀,再加入足量稀硫酸,充分振蕩后仍有白色沉淀。對此實驗下述結論正確的是(　　)
A.亞硫酸鈉已部分被空氣中的氧氣氧化
B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4
C.加入稀硫酸后,不溶沉淀可能是BaSO3
D.此實驗不能確定亞硫酸鈉是否部分被氧化
D
解析:該溶液中滴入BaCl2溶液,產生的白色沉淀可能是BaSO3或BaSO4,而BaSO3與稀硫酸反應能生成BaSO4沉淀,即不論Na2SO3溶液是否被氧化,都產生題中描述的現象,則不能證明Na2SO3已部分被空氣中氧氣氧化,A錯誤,D正確;加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中可能含有BaSO4,B錯誤;不論Na2SO3溶液是否被氧化,加入稀硫酸后,最終都得到BaSO4沉淀,不可能是BaSO3沉淀,C錯誤。
(1)物質除雜和分離的基本原則。
①不增:不引入新的雜質。
②不減:不減少被提純的物質。
③易分離:被提純的物質與雜質易分離。
④易復原:被提純的物質易復原。
思維建模
(2)物質除雜和分離的注意事項。
①除雜試劑要過量。
②后續試劑應能除去過量的前一試劑。
③盡可能將雜質轉化為所需物質。
④除去多種雜質時考慮加入試劑的合理順序。
『自主梳理』
學習任務3　探究不同價態含硫物質的轉化
1.自然界中硫的存在
(1)游離態的硫存在于 附近或 中。
(2)化合態的硫廣泛存在于動植物體內和海洋、大氣、地殼中。
火山口
地殼的巖層
2.自然界中不同價態含硫物質的轉化
FeS2
CaSO4·2H2O
Na2SO4·10H2O
價態 -2 0 +4 +6
性質
實例 H2S、 Na2S S SO2、 H2SO3、 SO3、
H2SO4、
3.實驗室里研究不同價態含硫物質的轉化
(1)硫元素的常見價態及性質。
只有還原性
既有還原性又有氧化性
只有氧化性
黃綠色
(2)實驗探究。
黃色沉淀
臭雞蛋
刺激性
黃色固體
刺激性
橙色(或紫紅色)
『互動探究』
探究　不同價態含硫物質的轉化
化學研究的一般過程是從自然界到實驗室,從實驗室到工廠。
問題1:據自然界中含硫物質的轉化圖分析,有哪些常見含硫物質 其中硫元素的化合價分別是多少
提示:H2S、金屬硫化物,-2價;S,0價;SO2、H2SO3等,+4價;SO3、H2SO4以及Na2SO4·10H2O、CaSO4·2H2O等,+6價。
問題2:空氣中的SO2可能來自哪些物質的轉化 實驗室中如何制備少量SO2
提示:硫、硫化氫的燃燒,含硫礦物冶煉、化石燃料燃燒等;實驗室中可用濃硫酸與銅混合加熱或亞硫酸鈉和較濃的硫酸溶液(如70%的H2SO4溶液)混合制取SO2。
問題3:SO2、H2S都有較強的還原性,實驗室中能否用濃硫酸干燥SO2或H2S
提示:可以干燥SO2,不能干燥H2S;含相鄰價態硫元素的粒子之間不發生氧化還原反應。
含硫物質間的轉化規律
1.相同價態的不同含硫化合物間的轉化一般是通過與酸、堿等反應實現的。
歸
納
拓
展
2.不同價態硫的轉化是通過氧化還原反應實現的。
(1)當硫元素的化合價升高或降低時,一般升高或降低到其相鄰的價態,即臺階式升降,可用如圖表示。
(2)含相鄰價態元素的粒子之間不發生氧化還原反應,如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發生氧化還原反應。
『題組例練』
1.下列有關硫及其化合物的說法正確的是(　　)
A.SO2、H2SO3均具有還原性,故濃硫酸均能氧化SO2和H2SO3
B.H2S與濃硫酸在不同的條件下反應的氧化產物只能是SO2
C
解析:A項,SO2、H2SO3雖然有還原性,但與濃硫酸之間不能發生氧化還原反應,因為+4價硫與 +6價硫之間無中間價態,錯誤;B項,氧化產物可能是S或SO2,錯誤;D項,S與O2的燃燒反應只生成SO2,不能生成SO3,錯誤。
2.硫元素及其化合物之間存在如圖所示的相互轉化關系,下列說法正確的是(　　)
A.反應③可以在氧氣不足情況下實現
B.反應⑥可以加入酸性高錳酸鉀溶液實現
C.反應⑦可以只與水通過化合反應實現
D.反應⑧可以通過復分解反應實現
D
解析:H2S完全燃燒生成SO2,氧氣不足時,H2S被氧氣氧化為硫單質,
A錯誤;SO2具有還原性,KMnO4具有氧化性,二者反應生成 B錯誤;SO2中硫元素需被氧化劑氧化為+6價,只和水反應不能生成硫酸,
C錯誤;硫酸和Na2SO3反應生成Na2SO4、SO2和水,屬于復分解反應,
D正確。
3.物質的類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個重要視角。下列有關硫的價類二維圖說法正確的是(　　)
A.X、硫在足量氧氣中燃燒能生成Y
B.酸雨的形成途徑之一為SO2→Y→H2SO4
C.溶液中H2SO3被氧化為H2SO4時,溶液的酸性減弱
D.要實現從Na2SO3到Z的轉化,需加入還原劑
B
解析:根據圖示可知X是H2S,Y是SO3,Z是硫酸鹽。H2S、S在足量氧氣中燃燒只能生成SO2,不能生成SO3,A錯誤;酸雨的形成途徑之一為SO2和O2反應生成SO3,SO3和H2O反應生成H2SO4,B正確;溶液中H2SO3被氧化為H2SO4,由弱酸變為強酸,溶液酸性增強,C錯誤;要實現從Na2SO3到硫酸鹽的轉化,硫元素的化合價升高,發生氧化反應,需加入氧化劑,D錯誤。
思維建模
知識整合
一、硫酸
二、不同價態含硫物質的轉化
學科素養測評
在化學課上,圍繞濃硫酸的化學性質進行了如下實驗探究:將適量的蔗糖放入燒杯中,加入幾滴水,攪拌均勻,然后加入適量濃硫酸,迅速攪拌,放出大量的熱,同時觀察到蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,并放出有刺激性氣味的氣體。
請回答下列問題。
(1)生成的黑色物質(單質)是　　　　　(填化學式)。
(2)這種黑色物質繼續與濃硫酸作用會產生兩種氣體,其中一種氣體有刺激性氣味,是大氣的主要污染物之一,這種有刺激性氣味的氣體成分是　　　　 (填名稱),實驗室經常用　　 　溶液進行吸收,這兩個反應的化學方程式分別為　
　 、　 。
C
二氧化硫
NaOH
C+2H2SO4(濃) 2SO2↑+
CO2↑+2H2O
SO2+2NaOH Na2SO3+H2O　
(3)根據蔗糖與濃硫酸反應放出有刺激性氣味氣體的現象,說明濃硫酸具有　　　　　(填字母,下同);而Cu和濃硫酸的反應中,說明濃硫酸具有　　　　。
A.酸性 B.吸水性 C.脫水性 D.強氧化性
(4)將實驗中產生的有刺激性氣味的氣體通入品紅溶液,可以看到品紅溶液　　　,加熱后　　　　　　。
(5)能否用澄清石灰水鑒別這兩種氣體 　 (填“能”或“不能”)。若不能,填寫兩種能鑒別的試劑:　　 　　　　　 　　。
D
AD
褪色
恢復紅色
不能
溴水、品紅溶液(答案合理即可)
解析:濃硫酸能使蔗糖逐漸變黑,說明具有脫水性,故黑色物質為單質C;根據題意可寫出化學方程式為C+2H2SO4(濃) 2SO2↑+2H2O+CO2↑,故生成的有刺激性氣味的氣體為二氧化硫,說明濃硫酸具有強氧化性,SO2可用NaOH溶液吸收;Cu與濃硫酸的反應為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O,該反應中,濃硫酸表現出酸性和強氧化性。SO2具有漂白性,能使品紅溶液褪色,它的漂白具有可逆性,加熱后恢復紅色;SO2、CO2均能使澄清石灰水變渾濁,故不能用其來鑒別兩者,由于SO2具有還原性和漂白性,可用溴水、酸性KMnO4溶液、品紅溶液等來鑒別。
命題解密與解題指導
情境解讀:本題以濃硫酸為背景,通過濃硫酸和蔗糖的反應認識濃硫酸的特性。
素養立意:基于硫酸的性質提出探究的問題,從問題出發確定探究目的,設計方案,進行實驗探究,培養科學探究與創新意識素養。
思路點撥:
(1)濃硫酸和有機化合物反應,先脫水后發生氧化還原反應。
(2)根據二氧化硫和二氧化碳的特殊性質來區分兩者。
謝 謝 觀 看

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