《高中化學(xué)》專題4第1單元課題2硫酸的工業(yè)制備濃硫酸的性質(zhì)

專題4硫與環(huán)境保護(hù)第一單元含硫化合物的性質(zhì)課題2硫酸的工業(yè)制備濃硫酸的性質(zhì)內(nèi)容索引學(xué)習(xí)目標(biāo)活動(dòng)方案課堂反饋學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解硫酸的工業(yè)制法。2.了解硫酸的酸性、濃硫酸的特性?；顒?dòng)方案1.接觸法制硫酸的原料是硫黃、硫鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣，在我國主要用黃鐵礦?；顒?dòng)一：了解接觸法制硫酸的原理硫酸工業(yè)主要設(shè)備與流程填寫下表。三階段a.造氣b.接觸氧化c.SO3的吸收三設(shè)備三反應(yīng)沸騰爐接觸室吸收塔SO3＋H2O===H2SO42.尾氣的吸收。通常工業(yè)上是用氨水來吸收SO2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________、____________________________________________________________。SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O(NH4)2SO3＋SO2＋H2O===2NH4HSO33.工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分，一是沸騰爐、二是接觸室、三是吸收塔；仿照工業(yè)上制備硫酸的流程設(shè)計(jì)出下面的裝置，以探究有關(guān)問題。(1)寫出FeS2與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。(2)從乙裝置中出來的氣體有________________________。(3)寫出丙裝置的作用：________________________________。(4)本實(shí)驗(yàn)增加丁裝置的目的是____________________________________________________________________________。(5)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在的較明顯缺陷是____________________。2Fe2O3＋8SO2SO2、O2、SO3吸收SO3氣體(模擬吸收塔)探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫而不用水(吸收產(chǎn)生酸霧)缺少尾氣吸收裝置化學(xué)工業(yè)制備的要求：1.原料廉價(jià)且穩(wěn)定，最好能結(jié)合本地地理環(huán)境的優(yōu)勢資源，以降低運(yùn)輸成本。2.從環(huán)保、成本等角度選擇合適的化學(xué)反應(yīng)，設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)裝置，對(duì)原料進(jìn)行粉碎等預(yù)處理，使得原料盡可能地被富集，保證在反應(yīng)中能充分接觸。3.制備流程簡單高效，能耗低，反應(yīng)放出的熱量和剩余物質(zhì)盡可能加以循環(huán)利用，生成的副產(chǎn)物較少。4.制備過程綠色環(huán)保，沒有使用或生成對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，若有，須對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行無害化處理。由于工業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的需要，某地區(qū)打算建廠制備硫酸，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員正在考慮采用硫黃制酸還是硫鐵礦制酸。如果你是負(fù)責(zé)人，你會(huì)收集哪些資料作為依據(jù)進(jìn)行選擇？【答案】

硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為20%～50%，制酸工藝過程中所產(chǎn)生的礦渣和廢氣使生產(chǎn)裝置變得較為復(fù)雜。而采用硫黃制酸法，工藝流程和設(shè)備相對(duì)簡易。硫黃含雜質(zhì)少，燃燒生成的氣體含雜質(zhì)少，可免去氣體凈化的過程，制備過程也不產(chǎn)生礦渣。因此，硫鐵礦制酸設(shè)備投資幾乎是同等規(guī)模硫黃制酸設(shè)備的兩倍。但硫黃原料價(jià)格高于硫鐵礦，具體選用何種制硫酸工藝，應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件和要求進(jìn)行決策。1.以稀硫酸為例，用電離方程式或離子方程式表示下列酸的通性：(1)與指示劑作用?；顒?dòng)二：認(rèn)識(shí)稀硫酸具有酸的通性(2)與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣?！敬鸢浮縕n＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(合理即可，下同)(3)與金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水。【答案】CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O(4)與堿反應(yīng)生成鹽和水?！敬鸢浮緾u(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O(5)與鹽反應(yīng)生成新鹽和新酸?！敬鸢浮縈gCO3＋2H＋===Mg2＋＋H2O＋CO2↑2.工業(yè)上常用硫酸跟磷酸鈣[Ca3(PO4)2]反應(yīng)制取磷酸。該方法應(yīng)用了什么化學(xué)原理？【答案】

強(qiáng)酸制弱酸原理。1.探究濃硫酸的吸水性與脫水性?；顒?dòng)三：探究濃硫酸的特性編號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論Ⅰ

將少量膽礬加入濃硫酸中Ⅱ用潔凈的玻璃棒蘸取濃硫酸涂在紙片上Ⅲ

用潔凈的玻璃棒蘸取濃硫酸涂在藍(lán)色石蕊試紙上藍(lán)色晶體逐漸變成灰白色濃硫酸有吸水性片刻后紙片發(fā)黃變黑并被蝕穿濃硫酸有脫水性試紙變紅，但片刻后試紙變黑并被蝕穿濃硫酸有酸性、脫水性編號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論Ⅳ

在燒杯中將蔗糖用少量蒸餾水調(diào)成糊狀，然后慢慢加入濃硫酸，邊加邊攪拌開始時(shí)燒杯中蔗糖變棕色，然后快速膨脹變成黑色疏松多孔的固體，同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣并放出有刺激性氣味的氣體濃硫酸有脫水性、吸水性和強(qiáng)氧化性(1)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的反應(yīng)過程如下圖所示。①黑色物質(zhì)急劇膨脹，長成黑色面包的原因是什么？【答案】

蔗糖炭化后，C與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，從而使黑色物質(zhì)急劇膨脹，長成黑色面包。②蔗糖變黑體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)？【答案】

體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性。(2)濃硫酸吸水性和脫水性的有什么區(qū)別？由此看出：二者的根本區(qū)別在于物質(zhì)本身是否存在水分子。(3)濃硫酸常用作氣體干燥劑，體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)？【答案】

吸水性2.探究濃硫酸的強(qiáng)氧化性。完成下表中的實(shí)驗(yàn)探究，觀察現(xiàn)象，并說明該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃硫酸的何種性質(zhì)(酸性、吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性等)。將你所得的結(jié)論寫出來。編號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論Ⅴ

將一小塊銅片放入試管中，加入2mL濃硫酸，然后加熱，并把產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，尾氣用NaOH溶液吸收在試管底部有灰白色固體出現(xiàn)，加入水中后形成藍(lán)色溶液；放出的氣體能使品紅溶液褪色濃硫酸有酸性和強(qiáng)氧化性編號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論Ⅵ

將一小塊鐵片(或鋁片)放入盛有濃硫酸的試管中，一段時(shí)間后取出，再小心放入CuSO4溶液中無明顯現(xiàn)象濃硫酸有強(qiáng)氧化性，在常溫下使鐵、鋁發(fā)生鈍化(1)實(shí)驗(yàn)Ⅴ還可以采用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。②可拉動(dòng)的銅絲代替銅片的優(yōu)點(diǎn)是什么？【答案】

可以拉動(dòng)銅絲控制反應(yīng)的進(jìn)行與停止。③試管c中“浸有NaOH溶液的棉團(tuán)”的作用是什么？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式?！敬鸢浮?/p>

吸收多余的SO2，以防污染環(huán)境，SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。④將64g銅片加入盛有濃硫酸(含2molH2SO4)的試管中加熱，充分反應(yīng)后，銅片能否完全溶解？請(qǐng)解釋原因?！敬鸢浮?/p>

銅片不能完全溶解，原因是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度變小，而銅與稀硫酸不反應(yīng)。⑤濃硫酸與過量的Zn充分反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)有哪些？寫出化學(xué)方程式?！敬鸢浮縕n＋2H2SO4(濃)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑。(2)Fe、Al的鈍化。常溫下，當(dāng)Fe、Al遇到濃硫酸時(shí)，會(huì)與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜而出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象。①“鈍化”是化學(xué)變化嗎？【答案】

鈍化是化學(xué)變化，金屬表面生成致密的氧化物，有新物質(zhì)生成。②常溫下應(yīng)如何儲(chǔ)運(yùn)濃硫酸？【答案】

常溫下，濃硫酸能使Fe、Al“鈍化”，故可用鋁槽(或鐵罐)車儲(chǔ)運(yùn)濃硫酸。(3)與非金屬反應(yīng)加熱時(shí)，濃硫酸可以和C、S、P等非金屬反應(yīng)，寫出濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式。1.鑒別稀硫酸與濃硫酸。在兩個(gè)容器中盛有相同體積的濃硫酸和稀硫酸，設(shè)計(jì)簡單的方法將其中的濃硫酸鑒別出來。看看誰設(shè)計(jì)的方法多？誰設(shè)計(jì)的方法簡單？誰設(shè)計(jì)的方法最有創(chuàng)意？【答案】(1)密度法：用密度計(jì)測量兩者的密度，密度大的為濃硫酸。(2)稀釋法：分別取少量兩種濃度的硫酸加入一定量水中，放出熱量大的為濃硫酸。(3)吸水法：用試管分別取少量液體，再加入少量膽礬，能使膽礬變灰白的為濃硫酸?；顒?dòng)四：濃硫酸、稀硫酸的鑒別，利用廢銅屑制備硫酸銅溶液(4)脫水法：用玻璃棒分別蘸取少量液體涂在紙片上，能使紙片變黑的為濃硫酸。(5)強(qiáng)氧化性：用試管分別取少量兩種濃度的硫酸，再加入少量銅片，加熱后能和銅片反應(yīng)的為濃硫酸。(6)利用黏稠性：輕輕振蕩兩份溶液，觀察液體的黏稠性，黏稠性大的為濃硫酸。2.利用廢銅屑制備硫酸銅溶液。某課外興趣小組利用廢銅屑制備硫酸銅溶液，設(shè)計(jì)了下列幾種實(shí)驗(yàn)方案：方案一：以廢銅屑和濃硫酸反應(yīng)制取硫酸銅溶液。方案二：將廢銅屑在空氣中灼燒后，再投入稀硫酸中可制得硫酸銅溶液。方案三：將廢銅屑加入稀硫酸與雙氧水的混合液中，并用30～40℃水浴加熱，一段時(shí)間后，銅完全溶解，得到硫酸銅溶液。其實(shí)驗(yàn)流程如下：(1)方案二與方案一相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)？【答案】

制取等量的硫酸銅更加節(jié)省硫酸，且沒有SO2等有害氣體產(chǎn)生。(2)①寫出方案三的溶解過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。②猜想該實(shí)驗(yàn)采用30～40℃水浴加熱的原因是什么？【答案】

溫度過低，反應(yīng)速率慢；溫度過高，H2O2受熱易分解(或加快反應(yīng)速率，防止H2O2分解)。活動(dòng)五：認(rèn)識(shí)常見的硫酸鹽名稱俗稱和成分顏色名稱俗稱和成分顏色硫酸鈣石膏CaSO4·2H2O熟石膏2CaSO4·H2O白色硫酸鋇重晶石BaSO4白色硫酸亞鐵綠礬FeSO4·7H2O綠色硫酸鈉芒硝Na2SO4·10H2O白色硫酸銅膽(藍(lán))礬CuSO4·5H2O藍(lán)色硫酸鋅皓礬ZnSO4·7H2O白色課堂反饋245137968101.濃硫酸與下列物質(zhì)作用時(shí)，只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性的是(

)A.紅熱木炭 B.木材炭化

C.藍(lán)色硫酸銅晶體 D.氧化銅A245137968102.工業(yè)上采用接觸法制硫酸，其中在接觸室進(jìn)行的反應(yīng)是(

)【解析】

工業(yè)接觸法制硫酸時(shí)，硫鐵礦或硫黃在沸騰爐灼燒來制取二氧化硫氣體，A、B錯(cuò)誤；二氧化硫和氧氣在接觸室中發(fā)生催化氧化來制備三氧化硫，C正確；三氧化硫在吸收塔中被98.3%的濃硫酸吸收，D錯(cuò)誤。C24537968103.(2024鎮(zhèn)江期末)根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是(

)1選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論A向藍(lán)色石蕊試紙上滴加新制氯水，試紙邊緣呈紅色，中間為白色氯水既有酸性又有還原性B向溶有SO2的BaCl2溶液中通入氣體X，出現(xiàn)白色沉淀氣體X一定具有強(qiáng)氧化性C向膽礬晶體上滴加濃硫酸，晶體變白濃硫酸具有脫水性D向淀粉碘化鉀溶液中滴加幾滴溴水，溶液變藍(lán)氧化性：Br2>I224537968101【解析】

氯水中含有鹽酸，能使石蕊試紙變紅，氯水中還含有次氯酸，有漂白性，能使石蕊試紙褪色，說明氯水既有酸性又有氧化性，A錯(cuò)誤；氣體X也可能為氨氣等堿性氣體，使得反應(yīng)生成亞硫酸鋇沉淀，B錯(cuò)誤；藍(lán)色晶體變白，說明晶體失去結(jié)晶水，體現(xiàn)濃硫酸的吸水性，C錯(cuò)誤；向淀粉碘化鉀溶液中滴加幾滴溴水，溶液變藍(lán)，說明有單質(zhì)碘生成，該反應(yīng)中單質(zhì)溴是氧化劑，單質(zhì)碘是氧化產(chǎn)物，根據(jù)氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性，則氧化性Br2>I2，D正確?！敬鸢浮?/p>

D24537968104.在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO3的吸收過程是在吸收塔(如圖)中進(jìn)行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列說法不正確的是(

)1A.從①處通入SO3，整個(gè)吸收操作采取逆流的形式B.從②處噴下98.3%的濃硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C.從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2，可直接排入大氣D.從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸24537968101【解析】

三氧化硫的吸收通常使用98.3%的濃硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化硫時(shí)容易形成酸霧，吸收效率低，不利于三氧化硫的吸收；氣體的吸收常采用逆流原理，這樣有利于氣、液的充分接觸，吸收效果好；從吸收塔上部導(dǎo)出的氣體是沒有起反應(yīng)的O2和少量二氧化硫，直接排入大氣會(huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。【答案】

C閱讀下列材料，完成5～7題。硫酸是重要的化工原料，可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類。我國工業(yè)上一般以黃鐵礦為原料來制備硫酸。工業(yè)制硫酸涉及下列反應(yīng)：生產(chǎn)中用濃硫酸代替水吸收SO3，制得發(fā)煙硫酸(H2SO4·xSO3)，將發(fā)煙硫酸稀釋后可制得密度為1.84g/cm3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。24537968105.(2023南通期末)下列有關(guān)硫及其化合物的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(

)A.硫具有還原性，可用硫黃處理灑落的汞單質(zhì)B.二氧化硫具有氧化性，可用作葡萄酒的抗氧化劑C.稀硫酸具有酸性，可用于去除鐵銹D.濃硫酸具有脫水性，可用于干燥二氧化硫1【解析】Hg＋S===HgS，硫的化合價(jià)降低，體現(xiàn)氧化性，A錯(cuò)誤；SO2具有還原性，作抗氧化劑，B錯(cuò)誤；稀硫酸除鐵銹的離子方程式為Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，體現(xiàn)酸性，C正確；濃硫酸作干燥劑，是因?yàn)槠溆形?，D錯(cuò)誤。C24537968106.(2023南通期末)探究濃硫酸和銅的反應(yīng)，下列實(shí)驗(yàn)原理、裝置和操作均能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)A.用裝置甲進(jìn)行銅和濃硫酸的反應(yīng)

B.用裝置乙驗(yàn)證SO2C.用裝置丙驗(yàn)證反應(yīng)生成了CuSO4

D.用裝置丁吸收尾氣124537968101【解析】

銅與濃硫酸反應(yīng)，需要加熱，A錯(cuò)誤；裝置乙中，SO2氣體應(yīng)該“長進(jìn)短出”，B錯(cuò)誤；反應(yīng)后的混合溶液中有較濃硫酸，應(yīng)倒入水中，若溶液變藍(lán)，說明生成了CuSO4，C正確；SO2能與NaOH溶液反應(yīng)，吸收時(shí)要防倒吸，漏斗下沿應(yīng)貼著液面，D錯(cuò)誤。【答案】

C24537968107.(2023南通期末)下列有關(guān)工業(yè)制硫酸的說法正確的是(

)A.98%的濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為18.4mol/LB.反應(yīng)①中FeS2既是氧化劑又是還原劑C.該條件下反應(yīng)②中生成的SO3不能轉(zhuǎn)化為SO2D.將50g發(fā)煙硫酸與50gH2O混合，可得到100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸溶液1A24537968108.下列有關(guān)銅與過量濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的說法不正確的是(

)A.噴有堿液的棉花是為了防止SO2污染環(huán)境B.試管中析出藍(lán)色固體C.銅片表面先發(fā)黑，反應(yīng)完全后試管a底部有白色固體124537968101【答案】

B24537968109.(2024廣東湛江期末)某小組同學(xué)研究木炭與濃硫酸的反應(yīng)并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)。(1)木炭與濃硫酸反應(yīng)可選用下列裝置中的______(填字母)。1【解析】a裝置用于純固體物質(zhì)、需要加熱條件的反應(yīng)；裝置b適用于固液、不需要加熱條件的反應(yīng)，木炭與濃硫酸的反應(yīng)中，反應(yīng)物是固體木炭與液體濃硫酸、反應(yīng)條件是加熱，則發(fā)生裝置應(yīng)該選擇c。c2453796810(2)①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________。②該反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的______(填字母)。a.吸水性 b.脫水性c.氧化性1【解析】

①加熱條件下，木炭與濃硫酸反應(yīng)生成CO2、SO2、H2O。②反應(yīng)中，S元素的化合價(jià)降低，C元素的化合價(jià)升高，則濃硫酸發(fā)生還原反應(yīng)，表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性。2SO2↑＋2H2Oc2453796810(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該反應(yīng)氣體產(chǎn)物中的各成分，可選用的試劑有：a.酸性高錳酸鉀溶液；b.澄清石灰水；c.無水硫酸銅。①按照試劑的正確使用順序排列：__________(填字母)。②其中試劑a的作用是______________________________________。1【解析】

①木炭與濃硫酸的反應(yīng)產(chǎn)物是CO2、SO2和H2O，應(yīng)先驗(yàn)證水蒸氣的存在，常用無水CuSO4粉