高考化学大一轮考点精讲复习(课件+讲义) (24)

考点18 硫酸的制备和性质
一、硫酸的工业生产
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：
包含三个步骤：
1．造气阶段：硫黄(或含硫矿石如FeS 2)在沸腾炉中燃烧，化学方程式为4FeS 2＋11O 2=====△
2Fe 2O 3＋8SO 2；
2．接触氧化阶段：SO 2在接触室内被催化氧化：2SO 2＋O 2
催化剂△
2SO 3；
3．吸收和生成阶段：SO 3在吸收塔被吸收：SO 3＋H 2O===H 2SO 4(用98.3%浓硫酸吸收)。

二、硫酸的性质
1．物理性质：无色油状液体，沸点高，难挥发，极易溶于水；浓硫酸溶解时可放出大量的热。

2．稀H 2SO 4的性质：硫酸是强电解质，在水溶液中发生电离的方程式为H 2SO 4===2H ＋
＋SO 2－
4，具有酸的通性，能与金属单质、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。

3．浓H 2SO 4的特性：浓H 2SO 4H 2SO 4分子，因而浓H 2SO 4具有一些特殊的性质。

(1)吸水性：利用浓H 2SO 4的吸水性，其常用作干燥剂，但不能干燥碱性气体和还原性气体，如NH 3、HI 、H 2S 。

(2)脱水性：浓H 2SO 4能够将有机物里的氢、氧元素按原子个数2︰1的比例脱去，如浓硫酸使糖类、蛋白质脱水炭化。

(3)强氧化性：
①常温下，铁、铝遇浓H 2SO 4发生“钝化”。

原因：金属表面形成了致密的氧化物保护层。

所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。

②能氧化不活泼的金属，如与Cu 反应的化学方程式为Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 。

③能氧化非金属单质，如与C C ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。

三、浓硫酸与稀硫酸的性质、应用的比较
431．重要的硫酸盐及其用途
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(1)SO2－4的检验：检验SO2－4时要防止其他离子的干扰。

①Ag＋的干扰：
先用盐酸酸化，能防止Ag＋的干扰，因为(离子方程式)Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

②CO2－3、SO2－3的干扰：
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。

因此检验SO2－4时，必须用酸酸化(HNO3酸化)。

例如：BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋。

所用钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO2－3、HSO－3、SO2等会被溶液中的NO－3氧化为SO2－4，从而得出错误的结论。

正确操作：被检液，加足量盐酸酸化，若无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则含SO2－4。

(2)SO2－3的检验
向溶液中加入盐酸，将产生的气体通入品红溶液中红色褪去，加热后又恢复红色；或加入氯化钡溶液生成白色沉淀，加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。

反应的离子方程式：SO2－3＋2H＋===SO2↑＋H2O；SO2－3＋Ba2＋===BaSO3↓，BaSO3＋2H＋===Ba2＋＋SO2↑＋H2O。

【例1】在某溶液中加入BaCl2溶液，生成白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解，则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是()
A．一定会有SO2－4
B．含有SO2－4和Ag＋
C．可能含有SO2－4、Ag＋、SO2－3中的一种或两种
D．可能含有SO2－3或CO2－3
【解析】A项错误，不能排除Ag＋、SO2－3的干扰；B项错误，因为溶液中SO2－4与Ag ＋反应不能大量共存；C项正确，D项错误，由“加入稀硝酸，沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO2－3。

【答案】 C
【提炼】SO2－4检验的易错点
(1)只加可溶性钡盐，不酸化。

误将CO2－3、PO3－4、SO2－3等干扰离子判断成SO2－4。

因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。

(2)误将Ag＋、Pb2＋判断成SO2－4。

如向待测液中滴加BaCl2溶液，再加稀盐酸有白色沉淀便断定含SO2－4。

其错误是未注意溶液中不含SO2－4，而含Ag＋或Pb2＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。

(3)误将SO2－3判断成SO2－4。

如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SO2－4。

该错误是未注意NO－3具有强氧化性，在酸性环境中发生反应：Ba2＋＋SO2－3===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO－3===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。

【例2】关于浓硫酸的性质和用途，下列说法正确的是()
A．用浓硫酸和蔗糖做“黑面包”实验，体现了浓硫酸具有脱水性和强氧化性
B．浓硫酸有吸水性，因此可以用来干燥NH3、H2、CO2等气体
C．铜与浓硫酸在加热条件下可以反应产生H2
D．常温下，浓硫酸不能用铁制容器盛放
【解析】浓硫酸能将蔗糖中的H、O元素以H2O的形式脱出，有机物炭化，体现浓硫酸的脱水性，同时水和浓硫酸作用放热，碳单质与浓硫酸反应生成CO2与SO2，体现浓硫酸的强氧化性，故A正确；浓硫酸不能干燥NH3，NH3为碱性气体，会被浓硫酸吸收，B
错误；铜与浓硫酸反应的产物为硫酸铜、SO2与水，体现浓硫酸的强氧化性与酸性，C错误；常温下，浓硫酸能使铁、铝发生钝化，因此常温下可以用铁、铝制容器盛放浓硫酸，D错误。

【答案】 A
【提炼】浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性，也具有酸性，同时还能作为某些反应的催化剂，应正确区分浓硫酸在不同反应或操作中的作用。

吸水性和脱水性的区别在于原来的物质中是否含有水分子，将水分子从原来的物质中脱除，体现吸水性；从原来没有水的物质中将H、O元素按水分子的比例脱出的过程体现脱水性；有SO2作为还原产物体现浓硫酸的强氧化性，有硫酸盐生成体现浓硫酸的酸性。

【例3】下列关于含硫化合物的叙述不正确的是()
A．SO2能与CaO反应，可用生石灰作工业废气的脱硫剂
B．SO2能使碘的淀粉溶液由蓝色变为无色，体现出漂白性
C．浓硫酸和Na2SO3反应制取SO2时，浓硫酸只表现酸性
D．医疗上曾用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药剂
【解析】二氧化硫为酸性氧化物，与碱性氧化物CaO反应生成盐，减少二氧化硫排入空气的量，故可用生石灰(CaO)作为工业废气的脱硫剂，A正确；二氧化硫与I2的反应为氧化还原反应，将I2还原为I－，体现二氧化硫的还原性而非漂白性，B错误；浓硫酸与Na2SO3反应制取SO2，强酸制备弱酸，体现了浓硫酸的酸性，C正确；医疗上用硫酸钡作X射线透视检查的内服药剂，因为硫酸钡难溶于水、难溶于常见的酸，对人体无毒，D正确。

【答案】 B
【提炼】SO2可以使多种有色溶液褪色，如溴水、碘水、酸性高锰酸钾以及滴有酚酞的NaOH和品红等，但是使有色溶液褪色不一定体现漂白性，要根据具体反应原理确定，使溴水、碘水和酸性高锰酸钾褪色体现还原性，使滴有酚酞的NaOH溶液褪色体现酸性氧化物性质，只有使品红褪色才是体现漂白性，结合形成不稳定的无色物质。

此外，对于常见硫酸盐的性质与用途应有所了解，如石膏(CaSO4·2H2O)、绿矾(FeSO4·7H2O)、胆矾(CuSO4·5H2O)和重晶石(BaSO4)等。

【例4】在烧瓶放20 g蔗糖，依次加入少量水、20 mL浓硫酸，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，烧瓶发烫，品红溶液颜色变淡。

请回答：
(1)仪器a的名称为________________。

(2)小试管盛装试剂为________________。

(3)下列说法不正确的是____________。

A．蔗糖变黑说明发生C12H22O11―→12C＋11H2O
B．品红颜色变淡说明SO2有漂白性
C．上述实验体现浓硫酸的脱水性、吸水性和氧化性
D．将气体依次通过饱和碳酸氢钠溶液、澄清石灰水，石灰水变浑浊证明含有CO2
【解析】在烧瓶放20 g蔗糖，依次加入少量水、20 mL浓硫酸，蔗糖逐渐变黑，浓硫酸具有脱水性，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，是碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫，烧瓶发烫反应放热，品红溶液颜色变淡，说明生成的二氧化硫具有漂白性。

(1)仪器a是添加溶液、控制液体流速和体积的仪器，为分液漏斗。

(2)生成的二氧化硫是污染性气体，不能排放到空气中，需要通过氢氧化钠溶液或氨水溶液吸收。

(3)蔗糖的分子式为C12H22O11，浓硫酸具有脱水性，氢和氧按2∶1脱去剩余炭单质，C12H22O11―→12C＋11H2O，故A正确；二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，品红颜色变淡说明SO2有漂白性，B正确；蔗糖逐渐变黑体现了浓硫酸的脱水性，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，说明炭单质和浓硫酸加热发生氧化还原反应，体现浓硫酸的强氧化性、吸水性，C正确；将气体依次通过饱和碳酸氢钠溶液、澄清石灰水，因为二氧化硫会与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，此外二氧化碳、二氧化硫都可以使澄清石灰水变浑浊，因此无法判断原气体中是否含有CO2，也无法确定是否是CO2使澄清石灰水变浑浊，故D错误。

【答案】(1)分液漏斗(2)NaOH或氨水(3)D
【提炼】本题考查了浓硫酸的特性与SO2的性质，在解题中一定要注意二氧化硫与二氧化碳性质的异同。

二氧化硫和二氧化碳都属于酸性氧化物，有一些相似的性质(酸性氧化物的通性)，如与水反应生成相应的酸，与碱反应生成盐和水，而亚硫酸盐的溶解性与碳酸
盐也很类似，所以都能使澄清石灰水变浑浊；两者化学性质最大的差异是二氧化硫具有较强还原性，二氧化碳中碳元素已经处于最高价态，无还原性，此外二氧化硫与水反应得到的亚硫酸酸性比碳酸强，因此二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中能够生成二氧化碳。

【例5】某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下实验，实验装置如图所示。

实验步骤：
①先连接如图所示的装置，检查好气密性，再加入试剂；
②加热A试管，待B试管中品红溶液褪色后，熄灭酒精灯；
③将Cu丝向上抽动离开液面。

请回答下列问题：
(1)A试管中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)能够证明铜与浓硫酸反应生成气体的实验现象是________________________________________________________________________。

(3)在盛有BaCl2溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其中的溶液分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入表中对应的位置。

写出其中SO2反应方程式：________________________________________________________________________。

(4)实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管E的存在，试管B中的液体不会倒吸入试管A中，其原因是__________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)实验完毕后，装置中残留的气体有毒，不能打开导管上的胶塞。

为了防止该气体排入空气中污染环境，拆除装置前，应当采取的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(6)将SO 2气体通入含有n mol Na 2S 的溶液中，充分反应后，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO 2气体________mol(不考虑溶解的SO 2)。

【解析】 (1)A 试管中发生的是Cu 与浓硫酸生成SO 2的反应：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 。

(2)利用SO 2能使品红溶液褪色的性质来证明Cu 与浓硫酸反应产生
了SO 2气体。

(3)氯水中的Cl 2具有氧化性，能将SO 2氧化为SO 2－
4，SO 2－
4与Ba 2＋
反应生成
BaSO 4沉淀；氨水具有碱性，吸收SO 2生成SO 2－
3，SO 2－
3与Ba 2＋反应生成BaSO 3沉淀。

(4)
导管E 与大气相通，能使装置内的压强恒定，防止出现倒吸现象。

(5)残留的有毒气体为SO 2，只要利用空气将SO 2缓慢赶入NaOH 溶液中，使SO 2被完全吸收即可。

(6)SO 2与Na 2S 反应，首先是SO 2与H 2O 反应生成H 2SO 3：SO 2＋H 2O
H 2SO 3，H 2SO 3与Na 2S 反应生成H 2S ：
Na 2S ＋H 2SO 3===H 2S ↑＋Na 2SO 3，SO 2与H 2S 反应生成S ：2H 2S ＋SO 2===3S ↓＋2H 2O ，该过程可表示为3SO 2＋2Na 2S===3S ↓＋2Na 2SO 3，n mol Na 2S 吸收1.5n mol SO 2，同时生成n mol Na 2SO 3，Na 2SO 3吸收SO 2生成NaHSO 3：Na 2SO 3＋SO 2＋H 2O===2NaHSO 3，该步反应又可吸收n mol SO 2，故最多能吸收2.5n mol SO 2。

【答案】 (1)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O (2)B 试管中品红溶液褪色
(3)BaSO 4 BaSO 3 SO 2＋Cl 2＋2H 2O===4H ＋
＋SO 2－
4＋2Cl －
(或Ba
2
＋
＋SO 2＋Cl 2＋2H 2O===BaSO 4↓＋4H ＋＋2Cl －
)
(4)当A 试管内气体压强减小时，空气从E 导管进入A 试管中，维持A 试管中压强平衡 (5)从E 导管口向A 试管中缓慢地鼓入足量的空气，将残留的SO 2气体赶入NaOH 溶液中，使之被完全吸收
(6)2.5n
【提炼】 本题考查了浓硫酸与铜的反应及SO 2的性质。

二氧化硫中硫元素已经处于中间价态，既具有还原性也具有氧化性，当遇到具有较强氧化性的物质如氯水时，SO 2表现出还原性，被氧化。

当遇到具有较强还原性的物质如Na 2S 时，SO 2表现出氧化性，被还原。