2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第1節(jié)第2課時(shí)硫酸酸酸根離子的檢驗(yàn)學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-第2課時(shí)硫酸、酸酸根離子的檢驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)試驗(yàn)探究，了解硫酸的主要性質(zhì)，相識(shí)其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。2．結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)試驗(yàn)探究，了解硫酸根離子的檢驗(yàn)方法，相識(shí)其在粗鹽提純中的應(yīng)用。宏觀辨識(shí)與微觀探析：能從物質(zhì)類別和元素化合價(jià)的角度，預(yù)料硫酸的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化變更觀念與平衡思想：通過(guò)對(duì)硫酸的性質(zhì)的學(xué)習(xí)及硫酸根離子的檢驗(yàn)，能相識(shí)到稀硫酸具有酸的通性，但是濃硫酸具有三大特性。樹(shù)立物質(zhì)變更的觀點(diǎn)，如濃度不同物質(zhì)的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生變更。eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(CCZL),\s\do5(0)))eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(CCZL),\s\do5(0)))新課情景呈現(xiàn)我國(guó)制造硫酸的歷史可以追溯到7世紀(jì)，煉丹家曾利用膽礬(CuSO2·5H2O)來(lái)制備硫酸。他們首先設(shè)法除去膽礬中的水，然后使之分解產(chǎn)生氣體，將產(chǎn)生的氣體溶于水便能制得硫酸。國(guó)外早期的煉金士曾用綠礬(FeSO4·7H2O)來(lái)制備硫酸?，F(xiàn)在工業(yè)上如何生產(chǎn)硫酸呢？讓我們走進(jìn)教材，學(xué)習(xí)硫酸、硫酸根離子的檢驗(yàn)。課前素能奠基新知預(yù)習(xí)一、硫酸1．硫酸的用途與工業(yè)制備(1)用途：①重要的化工原料，可用于制__化肥、農(nóng)藥__、炸藥、染料、鹽類等。②用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。(2)工業(yè)制備：金屬冶煉產(chǎn)生的尾氣↓硫黃或__黃鐵礦__(FeS2)eq\o(——→,\s\up7(空氣))__SO2__eq\o(——→,\s\up7(空氣))__SO3__eq\o(——→,\s\up7(98.3%的),\s\do5(濃硫酸汲取))H2SO4寫(xiě)出工業(yè)制備硫酸有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①制備SO2：__4FeS2＋11O2eq\o(═══,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2__或S＋O2eq\o(═══,\s\up7(點(diǎn)燃))SO2；②制備SO3：__2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3__；③汲取SO3：__SO3＋H2O=H2SO4__。2．稀硫酸的性質(zhì)硫酸是強(qiáng)酸，具有酸的通性。寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式：(1)稀硫酸與活潑金屬反應(yīng)，如Zn：__Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑__。(2)稀硫酸與金屬氧化物反應(yīng)，如CuO：__CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O__。(3)稀硫酸與堿反應(yīng)，如NaOH：__OH－＋H＋=H2O__。(4)稀硫酸與部分鹽反應(yīng)，如Na2CO3：__COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O__。3．濃硫酸的特性(1)吸水性與脫水性①試驗(yàn)探究試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象__蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體__試驗(yàn)結(jié)論__濃硫酸具有脫水性__②對(duì)比吸水性脫水性原理濃硫酸能夠汲取__氣體、液體中的水分子__及固體中的結(jié)晶水濃硫酸能把有機(jī)物中__氫、氧元素按水的組成比__脫去，剩余黑色的炭區(qū)分__物質(zhì)中含有H2O____物質(zhì)中不含有H2O，只含有氧元素和氧元素__應(yīng)用__作干燥劑__(2)強(qiáng)氧化性①試驗(yàn)探究試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象a試管中銅絲表面__有氣泡產(chǎn)生__；b試管中的溶液__漸漸變?yōu)闊o(wú)色__；c試管中的__紫色石蕊溶液漸漸變?yōu)榧t色__；將a試管里的溶液漸漸倒入水中，__溶液顯藍(lán)色__。試驗(yàn)結(jié)論Cu和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：__Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O__②強(qiáng)氧化性的表現(xiàn)二、SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)1．試驗(yàn)探究試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象先__生成白色沉淀__，加入鹽酸后__沉淀不溶解__先__生成白色沉淀__，加入鹽酸后__沉淀不溶解__先__生成白色沉淀__，加入鹽酸后__沉淀溶解，且有氣泡產(chǎn)生__試驗(yàn)結(jié)論SOeq\o\al(2－,4)與Ba2＋反應(yīng)生成不溶于鹽酸的__白色沉淀__，離子方程式：__SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓__COeq\o\al(2－,3)與Ba2＋反應(yīng)生成白色沉淀BaCO3，可溶于鹽酸2．檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)的正確操作方法：被檢液eq\o(——→,\s\up7(加足量鹽酸酸化))取清液eq\o(——→,\s\up7(滴加BaCl2溶液))有無(wú)白色沉淀產(chǎn)生(推斷有無(wú)SOeq\o\al(2－,4))。先加稀鹽酸的目的是__解除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋干擾__。預(yù)習(xí)自測(cè)1．通常狀況下，以下氣體不能用濃硫酸干燥的是(D)A．SO2 B．Cl2C．HCl D．H2S解析：SO2、Cl2和HCl與濃硫酸都不反應(yīng)，可用濃硫酸干燥，而濃硫酸與H2S發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不行用濃硫酸干燥，所以選D。2．下列各物質(zhì)中，常溫下能持續(xù)發(fā)生反應(yīng)，且產(chǎn)生大量氣體的是(D)A．鐵與濃硫酸 B．碳與稀硫酸C．銅與濃硫酸 D．鐵與稀硫酸解析：鐵與濃硫酸常溫下鈍化，反應(yīng)很快停止，A項(xiàng)錯(cuò)；碳與稀硫酸不反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)；銅與濃硫酸加熱條件下反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)；鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，D項(xiàng)正確。3．國(guó)家為了規(guī)范管理危急品，頒布了《危急品書(shū)目》，其中硫酸是危急品，且是三類易制毒。經(jīng)營(yíng)硫酸，除了要有危急化學(xué)品經(jīng)營(yíng)許可證，還要辦理非藥品類易制毒化學(xué)品經(jīng)營(yíng)備案證明。下列關(guān)于硫酸性質(zhì)的描述中，正確的是(D)A．濃硫酸有氧化性，稀硫酸無(wú)氧化性B．由于濃硫酸具有吸水性，故可用來(lái)與蔗糖反應(yīng)做“黑面包”試驗(yàn)C．稀硫酸與鐵、鋁反應(yīng)，濃硫酸在常溫下不與鐵、鋁反應(yīng)D．濃硫酸與Cu的反應(yīng)中有少量黑色固體生成，可能是CuO解析：在濃硫酸中，硫元素被還原，體現(xiàn)其氧化性，當(dāng)稀硫酸與金屬反應(yīng)時(shí)，氫被還原，體現(xiàn)其氧化性，A項(xiàng)錯(cuò)；濃硫酸具有脫水性，能使蔗糖炭化，B項(xiàng)錯(cuò)；常溫下，濃硫酸與鐵、鋁發(fā)生鈍化反應(yīng)，表面生成致密氧化膜，C項(xiàng)錯(cuò)；濃硫酸與銅反應(yīng)時(shí)，可能生成黑色的CuO，D項(xiàng)正確。4．某溶液中可能含有的陰離子有SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Cl－等。為了檢驗(yàn)其中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，除BaCl2溶液外，還須要的溶液是(B)A．硫酸 B．鹽酸C．NaOH溶液 D．NaNO3溶液解析：BaCl2溶液與SOeq\o\al(2－,4)和COeq\o\al(2－,3)都反應(yīng)生成白色沉淀，若在溶液中先加足量鹽酸，發(fā)生反應(yīng)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑，既解除了COeq\o\al(2－,3)，又不引入SOeq\o\al(2－,4)，所以選B。5．現(xiàn)在我們炒菜用的精鹽又細(xì)又白，你知道精鹽是由粗鹽經(jīng)過(guò)什么樣的程序制得的嗎？粗鹽經(jīng)溶解、過(guò)濾和蒸發(fā)后還含有硫酸鹽及CaCl2、MgCl2等雜質(zhì)，回答下列問(wèn)題：(1)粗鹽中的雜質(zhì)可以用什么試劑除去？(2)上述除雜試劑會(huì)不會(huì)引入新的雜質(zhì)？如何除去雜質(zhì)離子？(3)依據(jù)以上分析，寫(xiě)出粗鹽提純的完整流程。答案：(1)硫酸鹽——BaCl2溶液；CaCl2——Na2CO3溶液；MgCl2——NaOH溶液。(2)引入雜質(zhì)離子除雜試劑BaCl2溶液Ba2＋Na2CO3溶液Na2CO3溶液COeq\o\al(2－,3)鹽酸NaOH溶液OH－鹽酸(3)eq\x(粗鹽)eq\o(——→,\s\up7(溶解))eq\x(溶液)eq\o(——→,\s\up7(加入BaCl2溶液))eq\o(——→,\s\up7(加入NaOH溶液))eq\o(——→,\s\up7(加入Na2CO3溶液))eq\x(懸濁液)eq\o(——→,\s\up7(過(guò)濾))eq\x(濾液)eq\o(——→,\s\up7(加入適量鹽酸))eq\o(——→,\s\up7(蒸發(fā)))eq\x(\a\al(純凈的,NaCl晶體))課堂素能探究學(xué)問(wèn)點(diǎn)濃硫酸的強(qiáng)氧化性問(wèn)題探究1．過(guò)量的銅與肯定量的濃硫酸反應(yīng)時(shí)，硫酸能否全部參與反應(yīng)？提示：不能。Cu是不活潑金屬，只能與濃硫酸反應(yīng)，與稀硫酸不反應(yīng)，在過(guò)量Cu與肯定量濃硫酸反應(yīng)時(shí)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度漸漸減小，反應(yīng)進(jìn)行到肯定程度時(shí)，濃硫酸將變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)停止，H2SO4不行能全部參與反應(yīng)。2．假如用過(guò)量的鋅代替銅與肯定量的濃硫酸反應(yīng)，生成氣體的成分有哪些？提示：鋅首先與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)：Zn＋2H2SO4(濃)=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度降低，鋅還會(huì)與稀硫酸進(jìn)一步反應(yīng)，Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑，故生成的氣體為SO2和H2的混合氣體。學(xué)問(wèn)歸納總結(jié)1．濃硫酸強(qiáng)氧化性的本質(zhì)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性是因?yàn)榱蛩岱肿又校?價(jià)的硫元素具有很強(qiáng)的得電子實(shí)力。2．濃硫酸強(qiáng)氧化性的體現(xiàn)反應(yīng)物變更或反應(yīng)表現(xiàn)性質(zhì)活潑金屬鐵、鋁常溫下，鐵、鋁遇到濃硫酸時(shí)發(fā)生鈍化強(qiáng)氧化性加熱時(shí)，反應(yīng)生成硫酸鹽和SO2強(qiáng)氧化性和酸性鋅等其他活潑金屬與濃硫酸反應(yīng)時(shí)，起先產(chǎn)生SO2，后來(lái)產(chǎn)生H2較不活潑金屬(如：銅、銀等)金屬＋濃硫酸eq\o(——→,\s\up7(△))高價(jià)態(tài)硫酸鹽＋SO2↑＋H2O碳、硫、磷等非金屬非金屬單質(zhì)＋濃硫酸eq\o(——→,\s\up7(△))高價(jià)態(tài)氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O還原性物質(zhì)能將還原性物質(zhì)(如H2S、HI)氧化，如：H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2↑＋2H2O強(qiáng)氧化性3．區(qū)分濃硫酸和稀硫酸的方法方法操作結(jié)論脫水法用玻璃棒蘸取兩種酸分別涂在紙上變黑者是濃硫酸稀釋法分別加入盛水的試管中放熱者是濃硫酸吸水法分別滴到硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)上藍(lán)色晶體變白者是濃硫酸鈍化法常溫下，取已去氧化膜的兩塊鋁片(或鐵片)分別放入盛有濃、稀硫酸的試管中有大量氣泡冒出的是稀硫酸，無(wú)明顯現(xiàn)象的是濃硫酸生霧法分別滴到濃鹽酸中有白霧產(chǎn)生的是濃硫酸黏度法分別用玻璃棒蘸取兩種酸黏稠狀的是濃硫酸密度法分別稱量相同體積的兩種酸質(zhì)量大的是濃硫酸氧化法分別取兩支試管，加入銅片后再分別加入兩種酸，加熱溶液變藍(lán)，有刺激性氣味氣體產(chǎn)生的是濃硫酸┃┃典例剖析__■典例1依據(jù)如圖所示裝置，回答下列問(wèn)題。(1)起先加熱后，產(chǎn)生的現(xiàn)象是a處__有氣泡產(chǎn)生，溶液變藍(lán)__；b處__紙條褪色__。(2)停止反應(yīng)后，用酒精燈在b處微微加熱，產(chǎn)生的現(xiàn)象是__紙條由無(wú)色復(fù)原為紅色__。(3)寫(xiě)出a處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(═══,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O__。(4)蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是__汲取多余的SO2，以防止污染環(huán)境__。(5)試驗(yàn)中，取肯定質(zhì)量的銅片和肯定體積18mol·L－1的濃硫酸放在試管中共熱，直到反應(yīng)完畢，發(fā)覺(jué)試管中還有銅片剩余，該小組學(xué)生依據(jù)所學(xué)的化學(xué)學(xué)問(wèn)認(rèn)為還有肯定量的硫酸剩余。①有肯定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為緣由是__反應(yīng)過(guò)程中濃硫酸被消耗，漸漸變稀，而銅不和稀硫酸反應(yīng)__。②下列藥品中能用來(lái)證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是__a、d__(填字母)。a．鐵粉 b．BaCl2溶液c．銀粉 d．NaHCO3溶液解析：(1)濃硫酸與銅片反應(yīng)生成SO2氣體，SO2能使品紅褪色，生成的CuSO4使溶液變藍(lán)色。(2)被SO2漂白的品紅紙條加熱時(shí)會(huì)重新變紅。(4)SO2有毒，不能干脆排放在空氣中，用Na2CO3溶液可以汲取多余的SO2。(5)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4被不斷消耗，且反應(yīng)生成水，使硫酸的濃度漸漸減小，當(dāng)變?yōu)橄×蛩釙r(shí)，反應(yīng)將會(huì)停止，因?yàn)殂~與稀硫酸不反應(yīng)，可向反應(yīng)結(jié)束后的試管中加入鐵粉或NaHCO3溶液，若有氣泡產(chǎn)生則可證明確有余酸。┃┃變式訓(xùn)練__■1．濃硫酸在下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化中，既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是(A)A．Cu→CuSO4B．C→CO2C．蔗糖→“黑面包”D．Fe2O3→Fe2(SO4)3解析：銅與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4和SO2，濃硫酸表現(xiàn)酸性和氧化性，A項(xiàng)正確；碳和濃硫酸反應(yīng)生成CO2和SO2，濃硫酸只表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；蔗糖與濃硫酸發(fā)生脫水反應(yīng)，生成碳，碳與濃硫酸反應(yīng)生成CO2和SO2，濃硫酸表現(xiàn)脫水性和強(qiáng)氧化性，B項(xiàng)錯(cuò)；氧化鐵與硫酸的反應(yīng)生成Fe2(SO4)3，表現(xiàn)硫酸的酸性，D項(xiàng)錯(cuò)。SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)及粗鹽的提純,學(xué)問(wèn)點(diǎn)問(wèn)題探究1．向某溶液中只加可溶性鋇鹽，不酸化，產(chǎn)生白色沉淀能否說(shuō)明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？提示：不能。若溶液中含有COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)會(huì)與鋇鹽反應(yīng)產(chǎn)生BaCO3、BaSO3白色沉淀。2．若向待測(cè)液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀鹽酸白色沉淀不溶解，能否說(shuō)明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？提示：不能。若溶液中含有Ag＋，也會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象：Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)。3．向待測(cè)液中滴加用稀鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，能否說(shuō)明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)？(已知：酸性環(huán)境中NOeq\o\al(－,3)具有強(qiáng)氧化性)提示：不能。在酸性環(huán)境中NOeq\o\al(－,3)具有強(qiáng)氧化性，可將SOeq\o\al(2－,3)氧化為SOeq\o\al(2－,4)。學(xué)問(wèn)歸納總結(jié)1．SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(yàn)(1)檢驗(yàn)方法：eq\x(試劑)—稀鹽酸和BaCl2溶液↓eq\x(操作)—先加過(guò)量稀鹽酸，后加BaCl2溶液↓eq\x(現(xiàn)象)—起先無(wú)明顯現(xiàn)象，后來(lái)出現(xiàn)白色沉淀↓eq\x(結(jié)論)—溶液中含SOeq\o\al(2－,4)(2)原理：①先加稀鹽酸的目的：防止COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋的干擾。②過(guò)程中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑、SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋SO2↑、Ag＋＋Cl－=AgCl↓、SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓。2．粗鹽的提純(1)除去粗鹽中不溶性雜質(zhì)——過(guò)濾(2)除去粗鹽中可溶性雜質(zhì)①原理：②加試劑的先后依次原則：Na2CO3溶液加入依次在BaCl2溶液之后；加入鹽酸在過(guò)濾之后。通常依次可以為BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→鹽酸。┃┃典例剖析__■典例2同學(xué)們都喜愛(ài)照相，在照相機(jī)底片的處理過(guò)程中，照相顯影劑(或稱顯影劑)是一種讓感光產(chǎn)生的隱藏影像或印記在底片上顯現(xiàn)的化學(xué)用劑。亞硫酸鈉是照相顯影劑中的一種成分。某亞硫酸鈉試劑已部分被氧化，為確定它的純度，要進(jìn)行如下試驗(yàn)：eq\x(\a\al(①取樣品W1g；,②將樣品溶解；,③給溶液加入稍過(guò)量的鹽酸酸化的BaCl2溶液；,④過(guò)濾、洗滌、干燥沉淀，稱其質(zhì)量為W2g。))試回答：(1)BaCl2要用鹽酸酸化的緣由是什么？__防止BaSO3沉淀的產(chǎn)生而引起誤差。__(2)BaCl2溶液要稍過(guò)量的緣由是什么？__使試樣中的SOeq\o\al(2－,4)完全轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀。__(3)推斷操作③是否完成的方法是什么？__將混合液靜置，向上層清液中接著滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則操作③完成。__(4)推斷沉淀是否洗凈的方法是什么？__取最終一次洗滌液少許，滴加AgNO3溶液，若無(wú)沉淀出現(xiàn)，則已洗凈，反之則未洗凈。__(5)列式計(jì)算Na2SO3的純度。__n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝eq\f(W2,233)mol，m(Na2SO3)＝W1g－m(Na2SO4)＝W1g－eq\f(W2g,233)×142，則Na2SO3純度為(1－eq\f(142W2,233W1))×100%。__解析：(1)BaCl2與Na2SO3反應(yīng)也會(huì)生成BaSO3白色沉淀，干擾試驗(yàn)。(2)加入稍過(guò)量的BaCl2目的是使SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀。(3)操作③是為了使SOeq\o\al(2－,4)沉淀完全，只要檢驗(yàn)溶液中有無(wú)SOeq\o\al(2－,4)即可。(4)沉淀可以吸附溶液中的Cl－，若沉淀洗滌干凈，則檢驗(yàn)不出Cl－。(5)最終沉淀為BaSO4，由硫元素守恒可知n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝eq\f(W2,233)mol，m(Na2SO3)＝W1g－m(Na2SO4)＝W1g－eq\f(W2g,233)×142，則Na2SO3純度為(1－eq\f(142W2,233W1))×100%。┃┃變式訓(xùn)練__■2．向某溶液中滴入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴入稀鹽酸，沉淀不溶解，則該溶液中(B)A．