2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：5.1.2硫酸含解析

第2课时硫酸

课前自主预习

一、硫酸的制备

1．古代制法

加热胆矾(CuSO4·5H2O)或绿矾(FeSO4·7H2O)制取硫酸。2．现代工业制法——接触法

二、硫酸的性质

1．稀硫酸的化学性质

具有酸的通性，溶于水完全电离：H2SO4===2H＋＋SO2－4。

2．浓硫酸的特性

(1)吸水性

浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，故常用作干燥剂。

(2)脱水性

浓硫酸能按水的组成比脱去纸、棉布、木条等有机物中的氢、氧元素。

向蔗糖中加入浓硫酸时，观察到的现象有：

①蔗糖变黑；

②蔗糖体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭；

③放出有刺激性气味的气体。

(3)强氧化性

①与金属的反应：除金、铂以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用。

常温下，Fe、Al遇浓硫酸发生钝化。

与铜反应的实验探究

②与非金属的反应

浓硫酸与木炭的反应：2H 2SO 4(浓)＋C=====△

CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。

3．硫酸的用途

(1)重要的化工原料，实验室必备的重要试剂。

(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。

(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸，作干燥剂等。

三、硫酸盐

课堂互动探究

硫酸的制备

工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：

根据上图回答下列问题：

(1)填写下列各进口或出口物质的名称：

A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气；D尾气(SO2、O2)。

(2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：

浓硫酸与稀硫酸

1．浓硫酸与稀硫酸的比较

2.浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法

(1)取少量蒸馏水，向其中加入少量试样，能够放出大量热的为浓硫酸，反之为稀硫酸。

(2)观察状态：为黏稠状液体的是浓硫酸，而黏稠度较小的是稀硫酸。

(3)取体积相等的两液体，用手掂掂，质量较大的是浓硫酸。

(4)取少量试样，向其中加入铁片，若能够产生大量气泡的则为稀硫酸：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；若无明显现象(钝化)，则为浓硫

酸。

(5)用玻璃棒分别蘸取试样在纸上写字，立即变黑(浓硫酸的脱水性)的为浓硫酸，另一种为稀硫酸。

浓硫酸的特性

1．浓硫酸吸水性和脱水性的区别

浓硫酸吸水是把物质本身中自由的水或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身不含水的有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。所以二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。

浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分，因此浓硫酸常用作干燥剂。但是它不能用来干燥碱性气体(如NH3)和强还原性气体(如H2S)。

2．浓硫酸的强氧化性的表现

(1)Fe、Al的钝化。

常温下，当Fe、Al等较活泼金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。

(2)与不活泼金属和非金属的反应。

由于浓硫酸具有强氧化性，故存在与稀硫酸不同的化学性质，能够与不活泼金属或非金属发生反应，反应过程中有如下规律：

①反应要加热；

②还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸；

③浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性；

④随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。

典例题组训练

题组一硫酸的制备

1．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是(D)

A．黄铁矿煅烧前要粉碎，因为大块黄铁矿不能燃烧

B．从沸腾炉出来的气体只有SO2

C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3

D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全

解析：将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块黄铁矿不能燃烧。从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有杂质气体、O2等。SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3。SO3转化为H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分。

2．(双选)右图为工业制硫酸的三设备之一的吸收塔。下列说法错误的是(BC)

A．从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式

B．从②处喷出98.3%的硫酸，瓷环的作用是防止暴沸

C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气

D．从④处流出的是更浓的硫酸

解析：首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的，即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下，而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好，而不是防止暴沸。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。

工业制硫酸的注意事项

(1)在沸腾炉中煅烧黄铁矿时，要把矿石粉碎，目的是增大黄铁矿与O2的接触面积，使反应加快，提高原料利用率。

(2)炉气进入接触室前要净化，目的是除去炉气中的杂质，防止催化剂中毒及对设备造成不利影响。

(3)接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体，冷却反应后的气体。

(4)在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时，易形成酸雾，吸收速率慢，而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时，吸收SO3的速率快，不形成酸雾，吸收完全。

题组二浓硫酸的性质

3．浓硫酸具有以下五种性质：

A．强酸性B．强氧化性C．高沸点、难挥发性

D．脱水性E．吸水性

以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？

(1)热的浓硫酸与铜片反应AB(填字母，下同)。