2013年高中化学 专题4 第一单元 第二课时硫酸的制备和性质　硫和含硫化合物的相互转化 苏教版必修1.ppt

第二课时硫酸的制备和性质第二课时硫酸的制备和性质硫和含硫化合物的相互转化硫和含硫化合物的相互转化新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、硫酸的制一、硫酸的制备备、性、性质质、用途、用途1硫酸的制硫酸的制备备接触法接触法硫硫酸酸是是当当今今世世界界上上最最重重要要的的化化工工产产品品之之一一，硫硫酸酸的的产产量量往往往往是是衡衡量量一一个个国国家家工工业业发发展展水水平平的的标标志志。目目前前我我国国在在工工业业生生产产中中，主主要要采采用接触法制硫酸。用接触法制硫酸。工工业业制制硫硫酸酸的的方方法法有有多多种种，接接触触法法是是其其中中最最重要的一种重要的一种.该该法可用八个法可用八个“三三”概括如下概括如下:(1)三原理三原理含硫物含硫物质质燃燃烧烧生生产产SO2；SO2催化氧化催化氧化制得制得SO3；SO3与与H2O化合生成化合生成H2SO4。(2)三反三反应应(三个化学方程式三个化学方程式)_；_。(3)三原料三原料矿矿石石(黄黄铁铁矿矿或或硫硫磺磺或或石石膏膏等等)；空空气气；98.3%硫酸。硫酸。SO3H2O=H2SO4(4)三个生三个生产阶产阶段段造气；造气；接触氧化；接触氧化；SO3的吸收和的吸收和_的生成。的生成。(5)三种主要三种主要设备设备_；接触室；接触室；_。(6)接触氧化三条件接触氧化三条件高温高温(400 500)；催化催化剂剂；常常压压。H2SO4沸沸腾腾炉炉吸收塔吸收塔(7)生生产过产过程中的程中的“三三废废”_(SO2、O2、N2)；废废渣渣；废废水水(含含H2SO4)。(8)化工生化工生产产三工三工艺艺热热交交换换；逆逆流流操操作作；SO2的的回回收收及及二二次氧化。次氧化。2硫酸的性硫酸的性质质(1)硫酸的物理性硫酸的物理性质质废废气气纯纯硫酸是无色油状的液体，沸点硫酸是无色油状的液体，沸点_，密，密度度_，能与水以任意比互溶，溶解，能与水以任意比互溶，溶解时时_。(2)稀硫酸的性稀硫酸的性质质H2SO4是二元是二元强强酸，具有酸的通性，酸，具有酸的通性，电电离方程式离方程式为为_。(3)浓硫酸的特性浓硫酸的特性高高大大放出大量的放出大量的热热胆矾由蓝色变为白色胆矾由蓝色变为白色干燥干燥剂剂蔗糖蔗糖变变黑，黑，体积膨胀，闻到刺激性气味体积膨胀，闻到刺激性气味钝钝化化CuSO42H2OCO22H2O3硫酸的用途硫酸的用途(1)制造化肥、医药、农药。制造化肥、医药、农药。(2)金属矿石的处理、金属材料的表面清洗金属矿石的处理、金属材料的表面清洗0.(3)制取硫酸盐，制取难挥发性酸。制取硫酸盐，制取难挥发性酸。(4)化学试剂。化学试剂。想一想想一想1(1)工工业业制制备备硫硫酸酸中中为为什什么么用用98.3%浓浓硫硫酸吸收酸吸收SO3而不用水吸收而不用水吸收SO3呢？呢？(2)浓浓硫酸的吸水性和脱水性有何区硫酸的吸水性和脱水性有何区别别？提提示示：(1)用用水水吸吸收收SO3时时易易产产生生大大量量酸酸雾雾(因因为为反反应应放放出出大大量量热热)降降低低SO3的的吸吸收收速速率率。(2)浓浓硫硫酸酸吸吸水水性性是是指指吸吸收收游游离离的的H2O分分子子或或结结晶水合物中的某些晶水合物中的某些结结晶水，晶水，属于物理属于物理变变化；而化；而浓浓硫酸的脱水性指的是脱硫酸的脱水性指的是脱去物去物质质中的中的H、O两元素两元素(按物按物质质的量的量21),属属于化学于化学变变化。化。二、重要的硫酸二、重要的硫酸盐盐及其及其结结晶水合物晶水合物硫酸硫酸盐盐结结晶水合物晶水合物(化化学式学式)俗称俗称主要用途主要用途硫酸硫酸钙钙CaSO42H2O生石膏或生石膏或石膏石膏制硫酸、石膏制硫酸、石膏绷带绷带，调节调节水水泥凝泥凝结时间结时间2CaSO4H2O熟石膏熟石膏硫酸硫酸钡钡不含不含结结晶水，晶水，化学式化学式为为BaSO4重晶石重晶石白色白色颜颜料、医料、医用用“钡钡餐餐”等等硫酸硫酸盐盐结结晶水合物晶水合物(化化学式学式)俗称俗称主要用途主要用途硫酸硫酸铜铜CuSO45H2O胆胆矾矾,蓝矾蓝矾制制农药农药、波、波尔尔多液等多液等硫酸硫酸亚亚铁铁FeSO47H2O绿矾绿矾补补血血剂剂、净净水水剂剂、制、制铁铁红红等等硫酸硫酸钠钠Na2SO410H2O芒硝芒硝制玻璃、造制玻璃、造纸纸、医用、医用缓缓泻泻剂剂等等特别提醒特别提醒要要注注意意对对重重要要的的硫硫酸酸盐盐结结晶晶水水合合物物俗俗名名的的掌掌握，若握，若题题目目给给出俗名，要会写相出俗名，要会写相应应的化学的化学式，在物式，在物质质的分的分类类方面常考方面常考查查。三三、硫硫元元素素的的存存在在、硫硫单单质质的的性性质质及及含含硫硫物物质质的相互的相互转转化化1硫元素在自然界中的存在硫元素在自然界中的存在存在形存在形态态存在形式存在形式游离游离态态主要存在于主要存在于_附近或附近或地壳的岩地壳的岩层层里里化合化合态态硫化物、硫酸硫化物、硫酸盐盐：主要存在于金：主要存在于金属属矿矿石中石中火山火山喷喷口口2.硫硫单质单质的性的性质质(1)物理性物理性质质_粉粉末末，不不溶溶于于水水，酒酒精精中中_，CS2中中_。(2)化学性化学性质质淡黄色淡黄色微溶微溶易溶易溶弱氧化弱氧化HgS=HgS弱氧化弱氧化弱氧化弱氧化臭臭鸡鸡蛋蛋还还原原淡淡蓝蓝蓝蓝紫紫3含硫化合物的相互转化含硫化合物的相互转化(1)不同价态的含硫化合物不同价态的含硫化合物硫的主硫的主要价要价态态同种价同种价态态的含硫物的含硫物质质2H2S、Na2S、FeS、Cu2S等等0S4SO2、Na2SO3、H2SO3、CaSO3、BaSO3等等6SO3、H2SO4、CaSO4、BaSO4、CuSO4等等(2)含硫物质之间的相互转化含硫物质之间的相互转化想一想想一想2硫硫与与一一些些金金属属(变变价价金金属属如如Fe、Cu等等)反反应为应为什么生成低价硫化物什么生成低价硫化物(如如FeS、Cu2S)?提提示示：硫硫具具有有弱弱氧氧化化性性，不不能能将将金金属属氧氧化化成成高价。高价。自主体验自主体验1在工业制取硫酸的过程中，下列说法正在工业制取硫酸的过程中，下列说法正确的是确的是()A在沸腾炉中需要放入催化剂将含硫矿石在沸腾炉中需要放入催化剂将含硫矿石转化为转化为SO2B在接触室中为了提高在接触室中为了提高SO2的转化率，应的转化率，应尽量多通空气，使空气过量，以使尽量多通空气，使空气过量，以使SO2完全完全转化为转化为SO3C在吸收塔中，吸收在吸收塔中，吸收SO3所采用的是稀硫所采用的是稀硫酸而不是纯水酸而不是纯水D工业生产硫酸的过程中产生的废气、尾工业生产硫酸的过程中产生的废气、尾气可循环利用气可循环利用解析：解析：选选D。此。此题题是是对对接触法制硫酸的考接触法制硫酸的考查查.含硫含硫矿矿石石转转化化为为SO2无需催化无需催化剂剂，A项错误项错误;SO2与与O2在接触室中生成在接触室中生成SO3的反的反应应是可逆是可逆反反应应，SO2不可能完全不可能完全转转化化为为SO3，且且过过量的空气会使气体温度降低量的空气会使气体温度降低,浪浪费费燃料燃料,B项项错错误误；吸吸收收SO3用用的的是是98.3%的的浓浓硫硫酸酸而而非非稀稀硫硫酸酸，C项项错错误误；硫硫酸酸生生产产过过程程中中产产生生的的废废气气、尾尾气气中中含含有有SO2，因因此此可可以以循循环环利利用，用，D项项正确。正确。A中苹果块会干瘪中苹果块会干瘪B中胆矾晶体表面有中胆矾晶体表面有“白斑白斑”C中小试管内没有明显变化中小试管内没有明显变化D中中pH试纸变红试纸变红解析：解析：选选CD。浓浓硫酸具有吸水性，能硫酸具有吸水性，能够够吸吸收空气中的水蒸气；苹果收空气中的水蒸气；苹果块块中散中散发发的水分、的水分、胆胆矾风矾风化化产产生的水分、生的水分、饱饱和硝酸和硝酸钾钾溶液溶液挥发挥发产产生的水分都可以被生的水分都可以被浓浓硫酸吸收，硫酸吸收，从从而而导导致致苹苹果果块块变变干干瘪瘪、胆胆矾矾表表面面失失水水而而出出现现不不带带结结晶晶水水的的白白色色CuSO4,饱饱和和硝硝酸酸钾钾溶溶液液失失水水而而有有晶晶体体析析出出.浓浓硫硫酸酸不不能能电电离离出出H,因因此此pH试纸试纸不会不会变红变红，但会被炭化而，但会被炭化而变变黑黑.3下列关于下列关于SO2和和SO3的叙述中，正确的是的叙述中，正确的是()A它们中的硫元素，均可在有的反应中显它们中的硫元素，均可在有的反应中显氧化性，有的反应中显还原性氧化性，有的反应中显还原性B加入含加入含Ba2的溶液都能生成不溶于盐酸的溶液都能生成不溶于盐酸的白色沉淀的白色沉淀C常温下，它常温下，它们们均可以使品均可以使品红红溶液褪色溶液褪色D都属于酸都属于酸酐酐，溶于水都生成酸，溶于水都生成酸解析：解析：选选D。SO3中中S元素元素处处于最高价，不可于最高价，不可能能显还显还原性，原性，A项项不正确；不正确；SO2与与BaCl2溶液溶液不不反反应应，B项项不不正正确确;SO3不不能能使使品品红红溶溶液液褪褪色色,C项项不不正正确确;SO2、SO3分分别别属属于于H2SO3、H2SO4的酸的酸酐酐。要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究导引探究导引1浓浓硫酸硫酸为为什么可用什么可用铁铁制容器盛放？制容器盛放？提示：提示：铁铁能被能被浓浓硫酸硫酸钝钝化。化。要点一要点一浓硫酸的性质浓硫酸的性质探究导引探究导引2SO2具具有有强强的的还还原原性性而而浓浓硫硫酸酸具具有有强强的的氧氧化化性，性，为为什么可以用什么可以用浓浓硫酸干燥硫酸干燥SO2气体？气体？提提示示：S元元素素没没有有5价价，所所以以浓浓硫硫酸酸不不可可能能将将4价价S氧化。氧化。要点归纳要点归纳硫酸的性硫酸的性质质1浓浓 H2SO4是是常常用用的的干干燥燥剂剂,可可以以干干燥燥H2、O2、Cl2、CO2、HCl、HF、NO、NO2等等气气体体，不不能能干干燥燥碱碱性性气气体体(如如NH3)和和还还原原性性气气体体(如如H2S、HI等等)。2浓浓H2SO4的的吸吸水水性性与与脱脱水水性性的的区区别别：前前者是吸收者是吸收实际实际存在的水，存在的水，“有水才吸有水才吸”；后者是后者是夺夺取取氢氢、氧原子、氧原子(通常是通常是H和和OH),“无水无水则则脱脱”。3在不同的反在不同的反应应中中H2SO4体体现现不同的性不同的性质质。如果如果H2SO4参与复分解反参与复分解反应应，通常是体，通常是体现现酸酸性性如制磷肥：如制磷肥：Ca3(PO4)22H2SO4 2CaSO4Ca(H2PO4)2或或难挥发难挥发性性如如实验实验室室制制氯氯化化氢氢：解析：解析：选选A。A项项，参加反，参加反应应的的2 mol H2SO4中中，有有1 mol被被还还原原为为SO2、1 mol转转化化为为CuSO4，符符合合题题意意；B项项，2 mol H2SO4均均被被还还原原为为SO2，H2SO4只只表表现现了了氧氧化化性性；C、D两两项项均均为为非非氧氧化化还还原原反反应应，H2SO4不不表表现现氧氧化化性性而而是是分分别别表表现现难难挥挥发发性性和和强强酸酸性性(制制取取易易挥发挥发的的HCl和不和不稳稳定的弱酸定的弱酸H2SO3)。探究导引探究导引硫硫元元素素化化合合物物间间转转化化(非非氧氧化化还还原原反反应应)中中的的两个两个“三角三角”关系是什么？关系是什么？提示：提示：(1)要点二要点二硫及其化合物间的转化规律硫及其化合物间的转化规律(2)要点归纳要点归纳即时应用即时应用2.AD是含同一元素的四种物质是含同一元素的四种物质,相互之间相互之间有如下图的转化关系有如下图的转化关系,其中其中A是单质是单质,D是最高是最高价氧化物的水化物。那么价氧化物的水化物。那么A可能是可能是()ASBCl2CFe DSi解析解析:选选A.本本题题采用采用选项选项代入法代入法,逐一逐一验证验证。题题型型探探究究权权威威预预测测题型题型1 1浓浓硫酸的特性硫酸的特性 将一定量的锌与将一定量的锌与100 mL 18.5 mol/L浓浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体体A 33.6 L(标准状况标准状况).将反应后的溶液稀释将反应后的溶液稀释至至1 L，测得溶液的，测得溶液的c(H)0.1 mol/L，则下，则下列叙述中错误的是列叙述中错误的是(双选双选)()例例例例1 1A气体气体A为为SO2和和H2的混合物的混合物B反应中共消耗反应中共消耗Zn 97.5 gC气体气体A中中SO2和和H2的体积比为的体积比为4 1D反应中共转移反应中共转移2 mol电子电子【思思路路点点拨拨】Zn与与浓浓硫硫酸酸反反应应先先生生成成SO2气气体体，当当硫硫酸酸浓浓度度减减小小到到一一定定程程度度时时，开开始始生生成成H2。但但无无论论是是生生成成SO2还还是是生生成成H2，都都是是每每生生成成1 mol气气体体时时，消消耗耗1 mol Zn，电电子子转转移移2 mol。【解析】【解析】发发生的反生的反应应(1)Zn2H2SO4(浓浓)=ZnSO4 SO2 2H2O(2)ZnH2SO4=ZnSO4H2。n(SO2)n(H2)1.5 mol2n(SO2)n(H2)0.1 L18.5 molL11 L0.05 molL11.8 mol。则则n(SO2)0.3 mol，n(H2)1.2 mol。消消耗耗的的Zn为为1.5 mol即即97.5 g；反反应应中中转转移移了了3 mol电电子。所以子。所以C、D两两项项不正确。不正确。【答案】【答案】CD【规规律律方方法法】(1)浓浓硫硫酸酸能能与与(除除Pt、Au)大大多多数数金金属属反反应应生生成成硫硫酸酸盐盐SO2H2O；当当与与金金属属活活动动顺顺序序表表中中H前前的的金金属属反反应应时时，先生成先生成SO2气体，后生成气体，后生成H2。(2)浓浓硫硫酸酸在在常常温温下下使使铁铁、铝铝钝钝化化(表表现现浓浓硫硫酸的酸的强强氧化性氧化性)，但加，但加热时热时能能够剧够剧烈反烈反应应。(3)利用浓硫酸特性可鉴别浓、稀硫酸。利用浓硫酸特性可鉴别浓、稀硫酸。(4)浓硫酸具有重要的六性浓硫酸具有重要的六性:酸性、难挥发性、酸性、难挥发性、吸水性、脱水性、强氧化性、强腐蚀性吸水性、脱水性、强氧化性、强腐蚀性.题型题型2 2硫和含硫化合物的转化硫和含硫化合物的转化 甲、乙、丙为核电荷数小于甲、乙、丙为核电荷数小于18的元素的元素形成的常见单质，形成的常见单质，A、B、C、D、E、F、G、X均为常见的化合物。均为常见的化合物。B、X的相对分子的相对分子质量相同，质量相同，E的相对分子质量比的相对分子质量比D的大的大16，在一定条件下有如图所示的转化关系。请填在一定条件下有如图所示的转化关系。请填空：空：例例例例2 2(1)G的化学式是的化学式是_，X的化学式是的化学式是_；(2)上述物质中能与水发生反应，且在反应中上述物质中能与水发生反应，且在反应中既不是氧化剂也不是还原剂的物质的代号是既不是氧化剂也不是还原剂的物质的代号是_；(3)反应反应“D丙丙”的化学方程式是的化学方程式是_；(4)“XDH2SO4”反应的离子方程式是反应的离子方程式是_。【思思路路点点拨拨】(1)从从题题干干上上、框框图图中中找找突突破破点；点；(2)依据突破点逐一解答。依据突破点逐一解答。【名名师师点点睛睛】以以SO2为为中中心心考考查查硫硫与与含含硫硫化化合合物物的的相相互互转转化化关关系系是是高高考考命命题题的的重重要要题题材材；要要熟熟练练掌掌握握硫硫及及化化合合物物之之间间转转化化的的“三三角角”关系和关系和发发生的氧化生的氧化还还原反原反应规应规律。律。热点示例思维拓展热点示例思维拓展浓浓硫酸与木炭反硫酸与木炭反应应的探究的探究【经经典典案案例例】浓浓H2SO4和和木木炭炭在在加加热热时时发发生反生反应应的化学方程式是的化学方程式是2H2SO4(浓浓)C CO22H2O2SO2。请从右图中选用所需的请从右图中选用所需的仪器仪器(可重复选用可重复选用)组成一组成一套进行该反应并检出反应产物的装置。套进行该反应并检出反应产物的装置。现提供浓现提供浓H2SO4、木炭和酸性、木炭和酸性KMnO4溶液溶液,其他固、液试剂自选。其他固、液试剂自选。(连接和固定仪器用连接和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去等均略去)将所选的仪器连接顺序由上至下依次填入下将所选的仪器连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称及其作表，并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。用。(表格不够，可自己添加表格不够，可自己添加)选选用的用的仪仪器器(填字母填字母)加入的加入的试剂试剂作用作用 【解解析析】成成套套装装置置包包括括反反应应装装置置、检检验验装装置置和和尾尾气气处处理理装装置置。C中中加加入入浓浓硫硫酸酸和和木木炭炭作作为为反反应应容容器器；产产物物中中必必须须先先检检验验水水，因因为为在在检检验验其其他他物物质质时时会会引引入入水水，可可选选用用装装置置B,加加入入无无水水硫硫酸酸铜铜，若若变变蓝蓝则则说说明明有有水水；接接着着检验检验SO2气体，用装置气体，用装置A，加入品，加入品红红溶液溶液检检验验，若品，若品红红溶液褪色，溶液褪色，则说则说明有明有SO2气体气体产产生；再用装置生；再用装置A，加加入入酸酸性性KMnO4溶溶液液以以除除去去SO2；然然后后再再用用装装置置A，加加入入品品红红溶溶液液，检检验验SO2是是否否除除尽尽,因因为为CO2是是用用澄澄清清石石灰灰水水来来检检验验的的，而而SO2也也可可以以使使澄澄清清石石灰灰水水变变浑浑浊浊，故故先先要要除除去去SO2。【答案】【答案】选选用的用的仪仪器器(填字母填字母)加入的加入的试剂试剂作用作用C浓浓H2SO4和木炭和木炭反反应应容器容器B无水硫酸无水硫酸铜铜检验检验水水A品品红红溶液溶液检验检验SO2A酸性酸性KMnO4溶液溶液吸收吸收SO2A品品红红溶液溶液检验检验SO2是否是否除尽除尽A澄清石灰水澄清石灰水检验检验CO2