高中化學(xué)必修2 第2課時(shí) 硫酸不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化

1、第2課時(shí)硫酸不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化學(xué)業(yè)要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.能列舉、描述、辨識(shí)硫酸的重要物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2.能從氧化還原的角度分析濃硫酸的強(qiáng)氧化性。3.SOeq oal(2,4)的檢驗(yàn)。4.了解不同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化。1.從氧化還原的角度分析濃硫酸的強(qiáng)氧化性，以提高學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的素養(yǎng)水平。2.通過(guò)不同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化的研究提高學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知水平。知 識(shí) 梳 理知識(shí)點(diǎn)一硫酸硫酸安全警示牌警示牌中為什么注明硫酸是腐蝕品，硫酸有什么樣的性質(zhì)，使用時(shí)需要注意什么？請(qǐng)完成下列知識(shí)點(diǎn)，你就會(huì)明白：1硫酸的物理性質(zhì)純硫酸是無(wú)色、黏稠、難揮發(fā)的油狀液體，稀釋時(shí)放出大量熱。2

2、稀硫酸具有酸的通性(1)電離方程式為H2SO4=2HSOeq oal(2,4)。(2)硫酸具有酸的通性，可與酸堿指示劑作用，也可與活潑金屬、堿、堿性氧化物及某些鹽反應(yīng)。3濃硫酸的特性(1)吸水性：濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子，故常用做干燥劑。不能用于干燥堿性氣體和還原性氣體(2)脫水性：濃硫酸能把有機(jī)物中的氧、氫元素按水的組成比脫去，留下黑色的炭。如向蔗糖中加入濃硫酸時(shí)，蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀固體，并放出有刺激性氣味的氣體。生成的氣體有H2O、CO2、SO2(3)強(qiáng)氧化性與金屬的反應(yīng)：除Au、Pt以外的絕大多數(shù)金屬都能與濃硫酸作用，如與銅反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)53實(shí)驗(yàn)說(shuō)

3、明a.通過(guò)可抽動(dòng)的銅絲來(lái)控制反應(yīng)的發(fā)生或停止b浸有堿液的棉花團(tuán)可以吸收多余的SO2，以防止污染環(huán)境實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a試管中銅絲表面逐漸變黑色b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o(wú)色c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{(lán)色實(shí)驗(yàn)結(jié)論Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO4SO22H2O常溫下，冷的濃硫酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化，故可用鐵槽車(chē)運(yùn)輸濃H2SO4。與非金屬反應(yīng)加熱時(shí)，濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為C2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CO22SO22H2O。C與濃H2SO4反應(yīng)，體現(xiàn)了濃H2SO4的強(qiáng)氧化性，Cu與

4、濃H2SO4反應(yīng)，體現(xiàn)了濃H2SO4的酸性和強(qiáng)氧化性。4硫酸的工業(yè)流程工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫化物(如黃鐵礦)的原料來(lái)制備硫酸。金屬冶煉時(shí)產(chǎn)生的含二氧化硫廢氣經(jīng)回收后也可用于制備硫酸。知識(shí)點(diǎn)二硫酸根離子的檢驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室里，通常將溶液先加稀鹽酸酸化，以排除COeq oal(2,3)、Ag等可能造成的干擾，然后加入BaCl2溶液來(lái)檢驗(yàn)SOeq oal(2,4)的存在。知識(shí)點(diǎn)三不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化1常見(jiàn)重要化合物名稱(chēng)及化學(xué)式石膏：CaSO42H2O熟石膏：2CaSO42H2O膽礬：CuSO45H2O黃鐵礦：FeS2黃銅礦：CuFeS2芒硝：Na2SO410H2O2硫的常見(jiàn)化合價(jià)及代表物化合價(jià)代表物

5、2價(jià)H2S 、S20價(jià) S4價(jià) SO2、H2SO3、Na2SO36價(jià) SO3、H2SO4、Na2SO43.不同價(jià)態(tài)硫元素轉(zhuǎn)化關(guān)系圖微判斷(1)一般把pHH2CO3解析A項(xiàng)，先用鹽酸酸化，排除了COeq oal(2,3)、SOeq oal(2,3)、Ag+等干擾；B項(xiàng)，該溶液中可能含有HSOeq oal(,3)；C項(xiàng)，該氣體可能是Cl2、O3等。答案AD8SO2被認(rèn)為是造成大氣污染的“首犯”。大氣中的SO2主要來(lái)源于化石燃料(煤、石油)的燃燒。下列與SO2污染有關(guān)的是()酸雨現(xiàn)象倫敦“毒霧”事件洛杉磯“光化學(xué)煙霧”事件溫室效應(yīng)AB CD解析SO2在空氣中遇水蒸氣和O2形成亞硫酸、硫酸，隨雨水降落

6、到地面，形成“酸雨”。1952年12月5日到8日，倫敦上空出現(xiàn)的“毒霧”4天內(nèi)導(dǎo)致4 000人死亡，事件過(guò)后的兩個(gè)月內(nèi)還陸續(xù)有8 000人死亡。這種“毒霧”就是工廠排出的SO2氣體引起的。SO2氣體主要可引發(fā)氣管炎、冠心病、肺結(jié)核等。洛杉磯“光化學(xué)煙霧”是由汽車(chē)排放的尾氣(含碳?xì)浠衔锖偷趸?造成的。“溫室效應(yīng)”是由CO2等引起的。故正確答案為C項(xiàng)。答案C9下列因果關(guān)系不正確的是()選項(xiàng)原因結(jié)果A植樹(shù)造林溫室效應(yīng)BSO2和NO2大量排放酸雨C汽車(chē)尾氣的排放光化學(xué)煙霧D含氮、磷等元素的生活廢水的大量排放赤潮解析A項(xiàng)，溫室效應(yīng)是CO2的大量排放導(dǎo)致的，植樹(shù)造林可降低空氣中CO2的濃度，緩解溫室

7、效應(yīng)；B項(xiàng)，SO2和NO2等酸性氣體的大量排放，會(huì)導(dǎo)致酸雨；C項(xiàng)，汽車(chē)尾氣中含氮氧化合物、碳?xì)浠衔?，可引起光化學(xué)煙霧；D項(xiàng)，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素可使水體富營(yíng)養(yǎng)化，引起赤潮。答案A10物質(zhì)的類(lèi)別和核心元素的化合價(jià)是研究物質(zhì)性質(zhì)的兩個(gè)重要角度。請(qǐng)根據(jù)如圖所示，回答下列問(wèn)題：(1)Y的化學(xué)式為_(kāi)，檢驗(yàn)Y所用的試劑是_。(2)W的濃溶液與銅單質(zhì)在加熱條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(3)欲制備N(xiāo)a2S2O3，從氧化還原角度分析，合理的是_(填序號(hào))。aNa2SSbNa2SO3ScNa2SO3Na2SO4dSO2Na2SO4(4)將X與SO2混合，可生成淡黃色固體。該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物

8、質(zhì)的量之比為_(kāi)。解析X為氣態(tài)氫化物H2S，Y為硫元素4價(jià)的氧化物SO2，Z為硫元素4價(jià)的鹽，可以為Na2SO3，W為6價(jià)的含氧酸H2SO4。(1)由上述分析可知Y為二氧化硫氣體，二氧化硫具有漂白性可以使品紅溶液褪色，加熱恢復(fù)紅色，所以檢驗(yàn)二氧化硫的試劑可以是品紅溶液。(2)W的濃溶液是濃硫酸，與銅單質(zhì)在加熱條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO42H2OSO2。(3)Na2S2O3中S為2價(jià)，從氧化還原的角度分析，反應(yīng)物中S元素化合價(jià)必須分別大于2和小于2，a中S化合價(jià)都小于2，c、d中S的化合價(jià)都大于2，b符合題意。(4)將X即H

9、2S與SO2混合，可生成淡黃色固體，發(fā)生反應(yīng)：2H2SSO2=3S2H2O，反應(yīng)中H2S做還原劑，SO2做氧化劑，則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為12。答案(1)SO2品紅溶液(2)Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO42H2OSO2(3)b(4)1211鹽酸、硫酸和硝酸是中學(xué)階段常見(jiàn)的“三大酸”?，F(xiàn)就硫酸與金屬銅反應(yīng)的情況，回答下列問(wèn)題：(1)工業(yè)上制備硫酸銅是利用廢銅屑經(jīng)灼燒后，在加熱條件下跟稀硫酸反應(yīng)，有關(guān)的化學(xué)方程式是_。不采用銅跟濃硫酸反應(yīng)來(lái)制取硫酸銅的原因是_。(2)在一定體積的10 molL1的濃硫酸中加入過(guò)量銅片，加熱使之反應(yīng)，被還原的硫酸為0.9

10、mol。則濃硫酸的實(shí)際體積_(填“大于”“等于”或“小于”)180 mL。(3)將8 g Fe2O3投入150 mL某濃度的稀硫酸中，再投入7 g鐵粉，充分反應(yīng)后，收集到1.68 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，同時(shí)，F(xiàn)e和Fe2O3均無(wú)剩余，為了中和過(guò)量的硫酸，且使溶液中鐵元素完全沉淀，共消耗4 molL1的NaOH溶液150 mL。則原硫酸的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)。解析(1)加熱條件下，Cu和氧氣反應(yīng)生成CuO：2CuO2eq o(=,sup7()2CuO，CuO和稀硫酸反應(yīng)方程式為CuOH2SO4=CuSO4H2O；濃硫酸和銅反應(yīng)方程式為：Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()CuSO4SO2

11、2H2O，生成等量的硫酸銅時(shí)需要濃硫酸較多且生成的二氧化硫污染環(huán)境，所以不采用銅跟濃硫酸反應(yīng)來(lái)制取硫酸銅。(2)在加熱條件下，濃硫酸和銅反應(yīng)生成二氧化硫，但濃硫酸濃度達(dá)到一定值后變?yōu)橄×蛩?，稀硫酸和銅不反應(yīng)，所以當(dāng)被還原的硫酸為0.9 mol時(shí)，則所用濃硫酸的實(shí)際體積應(yīng)大于180 mL。(3)該過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、FeH2SO4=FeSO4H2、Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4、FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、2NaOHH2SO4=Na2SO42H2O，最終溶液中的溶質(zhì)是Na2SO4，由原子守恒得eq f(1,2)n(N

12、aOH)n(Na2SO4)n(H2SO4)，則c(H2SO4)eq f(n（NaOH）,20.15L)eq f(4 molL10.15L,20.15L)2 molL1。答案(1)2CuO2eq o(=,sup7()2CuO、CuOH2SO4=CuSO4H2O生成等量的硫酸銅需濃硫酸較多且生成的二氧化硫污染環(huán)境(2)大于(3)2 molL1能 力 練12某課外活動(dòng)小組的同學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，而乙同學(xué)認(rèn)為除二氧化硫氣體外，還可能產(chǎn)生氫氣。為了驗(yàn)證甲、乙兩位同學(xué)的判斷是否正確，丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置(鋅與濃硫酸共熱時(shí)產(chǎn)生的氣體為X，且該裝置略去

13、)，試回答下列問(wèn)題：(1)上述反應(yīng)中生成二氧化硫的化學(xué)方程式為_(kāi)。(2)乙同學(xué)認(rèn)為還可能產(chǎn)生氫氣的理由是_。(3)丙同學(xué)在安裝好裝置后，必須首先進(jìn)行的一步操作是_。(4)A中加入的試劑可能是_，作用是_；B中加入的試劑可能是_，作用是_；E中加入的試劑可能是_，作用是_。(5)可以證明氣體X中含有氫氣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：C中：_，D中：_。如果去掉裝置B，還能否根據(jù)D中的現(xiàn)象判斷氣體X中有氫氣？_(填“能”或“不能”)，原因是_。解析本題對(duì)Zn與濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行兩種推測(cè)，而后設(shè)計(jì)裝置進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)時(shí)既要驗(yàn)證有無(wú)SO2生成，又要驗(yàn)證有無(wú)H2生成。驗(yàn)證SO2，可用品紅溶液，驗(yàn)證H2可利用它的還

14、原性，在加熱條件下讓氣體通過(guò)CuO，再通過(guò)無(wú)水硫酸銅，同時(shí)必須注意驗(yàn)證H2時(shí)，應(yīng)考慮空氣中的水蒸氣和從洗氣裝置中帶出的水蒸氣對(duì)氫氣檢驗(yàn)的干擾。答案(1)Zn2H2SO4(濃)eq o(=,sup7()ZnSO4SO22H2O(2)當(dāng)Zn與濃H2SO4反應(yīng)時(shí)，濃H2SO4濃度逐漸變稀，Zn與稀H2SO4反應(yīng)可產(chǎn)生H2(3)檢查裝置的氣密性(4)品紅溶液檢驗(yàn)SO2濃H2SO4吸收水蒸氣堿石灰防止空氣中水蒸氣進(jìn)入D中(5)黑色(CuO)變成紅色(Cu)白色粉末變成藍(lán)色不能因?yàn)榛旌蠚怏w中含H2O，會(huì)干擾H2的檢驗(yàn)13SO2是常見(jiàn)的大氣污染物，燃煤是產(chǎn)生SO2的主要原因。工業(yè)上有多種方法可以減少SO2的

15、排放。(1)往煤中添加一些石灰石，可使燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化成硫酸鈣。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(2)可用多種溶液做燃煤煙氣中SO2的吸收液。分別用等物質(zhì)的量濃度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，當(dāng)生成等物質(zhì)的量NaHSO3時(shí)，兩種吸收液體積比V(Na2SO3)V(NaOH)_。NaOH溶液吸收了足量的SO2后會(huì)失效，可將這種失效的溶液與一定量的石灰水溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾，使NaOH溶液再生，再生過(guò)程的離子方程式是_。(3)甲同學(xué)認(rèn)為BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。為此甲同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)(夾持裝置和加熱裝置略，氣密性已檢驗(yàn))：已知：Na2SO3(固體) H2SO4(濃)eq o(=

16、,sup7()Na2SO4SO2H2O反應(yīng)開(kāi)始后，A中Na2SO3固體表面有氣泡產(chǎn)生同時(shí)有白霧生成；B中有白色沉淀。甲認(rèn)為B中白色沉淀是SO2與BaCl2溶液反應(yīng)生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。乙同學(xué)認(rèn)為B中的白色沉淀是BaSO4，產(chǎn)生BaSO4的原因是 A中產(chǎn)生的白霧是濃硫酸的酸霧，進(jìn)入B中與BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀。_。為證明SO2與BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置做了如下改動(dòng)并實(shí)驗(yàn)(夾持裝置和加熱裝置略，氣密性已檢驗(yàn))：反應(yīng)開(kāi)始后，A中Na2SO3固體表面有氣泡產(chǎn)生同時(shí)有白霧生成；B、C試管中除了有氣泡外，未見(jiàn)其他現(xiàn)象；D中

17、紅色褪去。試管B中試劑是_溶液；滴加濃硫酸之前的操作是_。通過(guò)甲、乙兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是_。解析(1)根據(jù)題意，碳酸鈣與二氧化硫、氧氣在高溫條件下反應(yīng)生成硫酸鈣，同時(shí)生成二氧化碳，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaCO32SO2O2eq o(=,sup7(高溫)2CaSO42CO2。(2)假設(shè)生成的NaHSO3物質(zhì)的量都為2 mol，Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3，吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量為1 mol，需1 mol Na2SO3；NaOHSO2=NaHSO3，吸收的二氧化硫的物質(zhì)的量為2 mol，需2 mol NaOH，假設(shè)Na2SO3溶液和NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度都為c mol

18、L1，兩種吸收液體積比V(Na2SO3)V(NaOH)eq f(1,c)eq f(2,c)12。NaOH溶液吸收了足量的SO2發(fā)生反應(yīng)：NaOHSO2=NaHSO3，與一定量的石灰水溶液充分反應(yīng)NaHSO3Ca(OH)2=CaSO3NaOHH2O，離子反應(yīng)為Ca2OHHSOeq oal(,3)=CaSO3H2O，使NaOH溶液再生。(3)二氧化硫具有還原性，易被氧氣氧化成三氧化硫，三氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸，與BaCl2溶液反應(yīng)，H2SO4BaCl2=BaSO42HCl。滴加濃硫酸之前打開(kāi)彈簧夾，通入N2，排出裝置中的氧氣，然后滴加濃硫酸，Na2SO3H2SO4(濃)=Na2SO4SO2H2O，A中產(chǎn)生的白霧是濃硫酸