4.1.2 硫酸的制备和性质 课件2.ppt

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1、硫酸的制备硫酸的制备也是许多化学工业的重要原料。也是许多化学工业的重要原料。硫酸的用途：硫酸的用途：制造农药、医药、炸药、化肥、染料、化学纤维制造农药、医药、炸药、化肥、染料、化学纤维用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染如何制取硫酸？如何制取硫酸？硫酸是基础化学工业的重要产品。硫酸是基础化学工业的重要产品。古代：加热胆矾古代：加热胆矾CuSOCuSO4 45H5H2 2O O或绿矾或绿矾FeSOFeSO4 47H7H2 2O O反应原理：反应原理：CuSOCuSO4 45H5H2 2OCu(OH)OCu(OH)2 2+H+H2 2SOSO4 4+3H+3

2、H2 2O OCuO+HCuO+H2 2O OCuCu2+2+、FeFe2+2+水解的结果水解的结果与与Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体制备、胶体制备、明矾的净水作用的反应原理相似明矾的净水作用的反应原理相似现代：接触法制硫酸现代：接触法制硫酸世界上主要用世界上主要用作原料作原料我国主要用我国主要用作原料作原料思考：思考：用硫黄作原料、用黄铁矿作原料在操作上有哪用硫黄作原料、用黄铁矿作原料在操作上有哪些不同？在成本上和污染上有何差别？些不同？在成本上和污染上有何差别？我国为什么主要用黄铁矿作原料？我国为什么主要用黄铁矿作原料？硫黄硫黄黄铁矿黄铁矿1.1.原料原料SFeS2SO2SO3H2SO

3、4造气造气氧化氧化吸收吸收O2O2O2H2O2.2.原理原理S+OS+O2 2 SO SO2 2点燃点燃4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2高温高温2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3催化剂催化剂SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4造气造气 沸腾炉沸腾炉思考：思考：硫铁矿为什么要进行粉碎？硫铁矿为什么要进行粉碎？矿石进料口为什么在进风口上面？矿石进料口为什么在进风口上面？燃烧黄铁矿的设备为什么叫沸腾炉？燃烧黄铁矿的设备为什么叫沸腾炉？为什么不另加燃料？为什么不另加燃料？炉气中含有哪些成分？

4、炉气中含有哪些成分？炉气在氧化之前为什么必须先净化？炉气在氧化之前为什么必须先净化？除去哪些杂质？经过哪些操作？除去哪些杂质？经过哪些操作？除去：矿尘、砷和硒、水蒸气除去：矿尘、砷和硒、水蒸气操作：除尘、洗涤、干燥操作：除尘、洗涤、干燥硫硫铁铁矿矿空气空气炉炉气气出出渣渣口口矿尘、砷和硒的化合物等使催化剂中毒，矿尘、砷和硒的化合物等使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响。水蒸气对设备和生产有不良影响。3.3.设备设备氧化氧化接触室接触室思考：思考：进入接触室的气体如何预热？进入接触室的气体如何预热？反应后的气体如何冷却？反应后的气体如何冷却？热交换器中气体为什么逆流？热交换器中气体为什么逆

5、流？催化剂为什么有上、下两层？催化剂为什么有上、下两层？V2O5V2O5热热交交换换器器吸收吸收吸收塔吸收塔H2SO4xSO3尾气尾气瓷瓷环环思考：思考：吸收吸收SO3为什么不用水，而用为什么不用水，而用98.3%的浓硫酸？的浓硫酸？瓷环起什么作用？瓷环起什么作用？吸收操作为什么采取逆流？吸收操作为什么采取逆流？从吸收塔出来的发烟硫酸的成分从吸收塔出来的发烟硫酸的成分？如何得到各种浓度的硫酸？如何得到各种浓度的硫酸？尾气的成分？如何处理？尾气的成分？如何处理？硫酸工业生产流程动画 硫酸的工业生产沸沸腾腾炉炉接接触触室室吸吸收收塔塔净净化化冷冷却却空气空气H2SO4xSO3尾气尾气三种原料：三种

6、原料：硫或含硫矿石、空气、硫或含硫矿石、空气、98.3%的的H H2 2SOSO4 4三套设备：三套设备：沸腾炉、接触室、吸收塔沸腾炉、接触室、吸收塔三个过程：三个过程：三个反应：三个反应：造气：造气：二氧化硫的制取和净化二氧化硫的制取和净化氧化：氧化：二氧化硫氧化成三氧化硫二氧化硫氧化成三氧化硫吸收：吸收：三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2高温高温2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3催化剂催化剂SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4三个三个“两两”：炉气中必须

7、清除两类杂质炉气中必须清除两类杂质两层催化剂两层催化剂两次采用逆流操作两次采用逆流操作硫酸的性质硫酸的性质1.稀硫酸的性质酸的通性指示剂：指示剂：紫色石蕊变红，无色酚酞不变色紫色石蕊变红，无色酚酞不变色H H前金属：前金属：FeFeH H2 2SOSO4 4FeSOFeSO4 4H H2 2金属氧化物：金属氧化物：FeFe2 2O O3 33H3H2 2SOSO4 4FeFe2 2(SO(SO4 4)3 33H3H2 2O O碱：碱：2 2Al(OH)Al(OH)3 33H3H2 2SOSO4 4A1A12 2(SO(SO4 4)3 36H6H2 2O O盐：盐：BaClBaCl2 2H H2

8、 2SOSO4 4BaSOBaSO4 42HCl2HCl Na Na2 2COCO3 3H H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4COCO2 2+H+H2 2O O工业生产得到的硫酸一般为浓硫酸。实际应用中常工业生产得到的硫酸一般为浓硫酸。实际应用中常根据需要，把浓硫酸稀释成不同浓度的稀硫酸。根据需要，把浓硫酸稀释成不同浓度的稀硫酸。如何稀释浓硫酸？硫酸有哪些性质？如何稀释浓硫酸？硫酸有哪些性质？2.浓硫酸的性质物理性物理性质质无色粘稠的油状液体，无色粘稠的油状液体，高沸点，不易高沸点，不易挥发挥发，98%的的H2SO4密度密度1.84gcm3，与水互溶，溶于水与水互溶，溶于水时时

9、放出大量放出大量热热。NaClNaCl H H2 2SOSO4 4(浓浓)NaHSONaHSO4 4HClHCl由难挥发性酸制取易挥发性酸由难挥发性酸制取易挥发性酸实验：实验：向向表面皿中加入少量胆矾，再加入约表面皿中加入少量胆矾，再加入约3ml浓浓硫酸，搅拌，观察实验现象。硫酸，搅拌，观察实验现象。CuSO45H2OCuSO4浓硫酸浓硫酸吸吸水性水性干燥剂干燥剂现象：现象：晶体慢慢由蓝色变成白色晶体慢慢由蓝色变成白色+5H2O体积为什么变大？体积为什么变大？为什么产生气体？什么气体？为什么产生气体？什么气体？黑色物质是什么？黑色物质是什么？水的作用是什么？水的作用是什么？实验：实验：在小烧杯

10、中放入约在小烧杯中放入约1010g g 蔗糖蔗糖 ，加几滴加几滴水水调成调成 糊状再加入糊状再加入1010mlml浓硫酸，用玻璃棒搅拌，浓硫酸，用玻璃棒搅拌，观察物质的颜色、体积变化并闻气味。观察物质的颜色、体积变化并闻气味。现象：现象：蔗糖由白变黑，体积显著膨胀，呈疏松海蔗糖由白变黑，体积显著膨胀，呈疏松海绵状，产生大量刺激性气体，放出大量的热。绵状，产生大量刺激性气体，放出大量的热。C12H22O11浓硫酸12C+11H2O脱脱水水性性C+2HC+2H2 2SOSO4 4(浓浓)COCO2 2+2SO+2SO2 2+2H+2H2 2O O被氧化，失被氧化，失4e-被还原被还原,得得4e-C

11、 C 还原剂还原剂 H H2 2SOSO4 4(浓浓)氧化剂氧化剂强氧化性强氧化性为了检验反应的产物有人设计了下列装置，为了检验反应的产物有人设计了下列装置，其中存在哪些问题，应作怎样的改进？其中存在哪些问题，应作怎样的改进？实验：实验：将一小块铜片放入试管中，然后加入将一小块铜片放入试管中，然后加入2mL浓硫酸，浓硫酸，用如图所示的实验装置进行实验，观察实验现象。用如图所示的实验装置进行实验，观察实验现象。现象：现象：结论：结论：生成的气体使品红褪色，溶液显蓝色。生成的气体使品红褪色，溶液显蓝色。Cu+2HCu+2H2 2SOSO4 4(浓浓)=CuSOCuSO4 4+SO+SO2 2+H+

12、H2 2O O3.硫酸的用途 硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：A A酸性酸性 B B吸吸水性水性 C C脱脱水性水性 D D强氧化性强氧化性 (1)(1)实验室制取氢气；实验室制取氢气；(2)(2)可用作可用作H H2 2、SOSO2 2、ClCl2 2等气体的干燥剂；等气体的干燥剂；(3)(3)铝制容器可盛放浓硫酸；铝制容器可盛放浓硫酸；(4)(4)浓硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红浓硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，后来后来又变黑；又变黑；(5)(5)浓硫酸与金属铜加热反应浓硫酸与金属铜加热反应；(6)(6)将浓将浓H H2 2S0S04 4加到浓盐

13、酸中产生白雾。加到浓盐酸中产生白雾。正确操作：正确操作：将浓硫酸缓慢地沿器壁倒入盛有将浓硫酸缓慢地沿器壁倒入盛有蒸馏水的烧杯内，并用玻棒不断搅拌。蒸馏水的烧杯内，并用玻棒不断搅拌。切不可把水倒进浓硫酸中切不可把水倒进浓硫酸中如如如如何何何何稀稀稀稀释释释释浓浓浓浓硫硫硫硫酸酸酸酸？有水为吸有水为吸 无水则脱无水则脱浓硫酸具有吸水性和脱水性浓硫酸具有吸水性和脱水性脱水性：浓硫酸能按脱水性：浓硫酸能按2:1的比例夺取许多有机化合的比例夺取许多有机化合物分子中的氢原子和氧原子的性质，常见的如炭物分子中的氢原子和氧原子的性质，常见的如炭化现象。化现象。吸水性：浓硫酸具有吸收原有水分子的性能。它吸水性：

14、浓硫酸具有吸收原有水分子的性能。它不仅能吸收空气中、物质中的水分，还能夺取结不仅能吸收空气中、物质中的水分，还能夺取结晶水合物中的结晶水。晶水合物中的结晶水。硫酸的区分硫酸的区分讨论：如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？讨论：如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？思考：浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？思考：浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？总结：浓硫酸与金属反应的规律：总结：浓硫酸与金属反应的规律：不产生不产生H H2 2浓硫酸一般浓硫酸一般被还原被还原为为SOSO2 2 加热时加热时与绝大多数金属反应

15、与绝大多数金属反应常温下常温下AlAl、FeFe与浓硫酸接触表面生成与浓硫酸接触表面生成致致密的氧化物薄膜密的氧化物薄膜发生发生钝化钝化三、硫酸盐阅读课本阅读课本P93P93页，了解几种重要的硫酸盐。页，了解几种重要的硫酸盐。俗称用途硫酸钙CaSO42H2O生石膏2CaSO4H2O熟石膏制做各种模型医疗上用作石膏绷带加在水泥中调节凝结时间硫酸钡BaSO4 重晶石是制造其他钡盐的原料医疗上用硫酸钡作“钡餐”不溶于水；不溶于酸；不易被X射线透过；肠胃内壁损伤处不利于硫酸钡的附着。硫酸亚铁FeSO47H2O绿矾医疗上用于生产防治缺铁性贫血的药剂工业上用于生成铁系列净水剂和铁红颜料1、硫酸在下列用途或

16、反应中各表现的性质是：、硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：A、强酸性强酸性B、难挥发性难挥发性C、吸水性吸水性D、脱水性脱水性E、强氧化性强氧化性（1）干燥）干燥H2、SO2等气体等气体_;（2）用铝槽车装运浓硫酸）用铝槽车装运浓硫酸_;（3）清洗镀件表面氧化物）清洗镀件表面氧化物_;（4）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑_CAADE 2 2、用废铜屑与硫酸反应制、用废铜屑与硫酸反应制CuSOCuSO4 4，以下两种方法以下两种方法哪个好？为什么？哪个好？为什么？(1)(1)Cu+2HCu+2H2 2SOSO4 4(浓浓)CuSOCuSO4 4+2

17、H+2H2 2O+SOO+SO2 2 (2)2Cu+O (2)2Cu+O2 2 2CuO 2CuO CuO+HCuO+H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4+H+H2 2O O 3 3、向向5050mL18mol/LmL18mol/L的硫酸中加入足量的铜片并加热，的硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量被还原的硫酸的物质的量()A A、等于等于0.90.9molmolB B、大于大于0.450.45molmol，小于小于0.90.9molmolC C、等于等于0.450.45molmol D D、小于小于0.450.45molmolD4、一块铁片放入浓硫酸中充分加热，刚开始看一块铁片放入浓硫酸中充分加热，刚开始看现象是现象是_ _;，产生的，产生的气体是气体是_;，反应一段时间产生的气体是，反应一段时间产生的气体是否一样否一样_;，若不同是，若不同是_气体气体;溶液变黄，有刺激性气味气体产生溶液变黄，有刺激性气味气体产生二氧化硫二氧化硫不一样不一样氢气氢气5、下列物质长久露置在空气中质量会变小的有、下列物质长久露置在空气中质量会变小的有_，浓度会变小的有，浓度会变小的有_A、浓硫酸，浓硫酸，B、浓盐酸浓盐酸 C、浓硝酸浓硝酸 D、浓氨水浓氨水BCDABCD