高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第一單元 含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用教案（3） 蘇教版必修

1、第二課時(shí) 硫酸的制備和性質(zhì)引入 硫酸是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品之一，具有相當(dāng)廣泛的用途。甚至有人認(rèn)為可將硫酸的消費(fèi)量視為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的一種標(biāo)志。有消費(fèi)就要有產(chǎn)出。目前，我國硫酸的年產(chǎn)量已達(dá)一千多萬噸，位居世界前列。這么多硫酸是通過什么方法制備的呢？這就是我們今天這節(jié)課要給大家介紹的主要內(nèi)容。提問：（1）要制得硫酸，先要得到哪種物質(zhì)？（2）要制得三氧化硫，先要得到哪種物質(zhì)？（3）用什么原料可以制得二氧化硫？分析 FeS2 SO2 SO3 H2SO4S 板 書 一、反應(yīng)原理（學(xué)生回答）（1）燃燒硫或金屬硫化物等原料來制取二氧化硫;（2）使二氧化硫在適當(dāng)?shù)臏囟群痛呋瘎┑淖饔孟卵趸扇趸?（

2、3）再使三氧化硫和水化合而生成硫酸。提問 ：工業(yè)上根據(jù)以上原理來制備硫酸需要哪些原料？要經(jīng)歷哪幾個(gè)生產(chǎn)階呢？分別需要什么設(shè)備？閱讀、回答：（略） 整理、板書 二、生產(chǎn)過程1.二氧化硫的制取和凈化S + O2 = SO2 （優(yōu)點(diǎn)：成本低，對環(huán)境污染少）4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 （分析、配平）（我國：污染較大）設(shè)備： 沸騰爐（平面示意圖） 解說 沸騰爐的特點(diǎn)。 提問 （1）送進(jìn)沸騰爐的礦石為什么要粉碎成細(xì)小的礦粒？ （2）從沸騰爐里出來的氣體叫爐氣，爐氣成分有哪些？能否直接進(jìn)入下一生產(chǎn)階段，為什么？如何凈化？（略） 過渡 通過凈化后的混合氣體主要含有二氧化硫、氧氣和氮?dú)猓M(jìn)入第

3、二生產(chǎn)階段。 板書 2 .二氧化硫氧化成三氧化硫 2SO2 + O2 = 2SO3 設(shè)備：接觸室（平面示意圖） 解說 在接觸室內(nèi)有上下兩層催化劑和位于中間的熱交換器。熱交換器的工作原理：把反應(yīng)時(shí)生成的熱量傳遞給進(jìn)入接觸室需要預(yù)熱的二氧化硫和氧氣，并冷卻反應(yīng)后生成的三氧化硫，使冷熱氣體之間進(jìn)行熱量的交換即能量的交換。在進(jìn)行熱量的交換時(shí)。冷的氣體從空心管道間穿過，熱的氣體從空心管道內(nèi)通過。預(yù)熱過的二氧化硫和氧氣從頂部進(jìn)入接觸室，在催化劑的表面反應(yīng)生成了三氧化硫。由于二氧化硫和氧氣是在催化劑的表面接觸時(shí)起反應(yīng)的，因而將這種制備硫酸的方法稱為接觸法。 提 問 從接觸室中出來的混合氣體中除了有三氧化硫以

4、外，還混有哪些氣體呢？學(xué)生：主要是三氧化硫、氮?dú)猓€有少量未反應(yīng)的二氧化硫、氧氣，進(jìn)入下一階段。 板 書 3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成 SO3 + H2O =H2SO4 設(shè)備：吸收塔（平面示意圖）吸收劑：98.3%的濃硫酸說明：98.3%的濃硫酸吸收了三氧化硫以后，濃度將增大，可用水或稀硫酸稀釋，制得各種濃度的硫酸。提問：從吸收塔上部導(dǎo)出的尾氣成分有哪些？能否直接排入大氣？如何處理？過渡：由于二氧化硫的危害如此之大，因而在尾氣排入大氣之前要經(jīng)回收、凈化處理，以防止二氧化硫污染空氣并充分利用原料。提問：可利用什么物質(zhì)來吸收二氧化硫？SO2+2NH3+H2O=(NH4) 2SO3 (NH4) 2

5、SO3+SO 2+H 2O=2NH4HSO3 (NH4) 2SO3+ H 2SO4=(NH4) 2SO4+SO 2+H 2O2NH4HSO3+ H 2SO4=(NH4) 2SO4+SO 2+2H 2O 介 紹 尾氣被濃氨水吸收后得到亞硫酸銨及亞硫酸氫銨，再利用復(fù)分解反應(yīng)放出二氧化硫，經(jīng)富集濃度可達(dá)95%以上，可以重新進(jìn)入接觸室加以再利用，同時(shí)生成的硫酸銨是一種氮肥。電腦展示 接觸法制硫酸的完整過程 小 結(jié) 提問：1、稀硫酸可與什么物質(zhì)反應(yīng)？體現(xiàn)了稀硫酸的什么性質(zhì)？回憶：酸的通性。板書：第三節(jié)硫酸的性質(zhì)、稀硫酸1、酸的通性與氫前金屬反應(yīng)：Zn2H=Zn2H2與金屬氧化物反應(yīng)：CuO2H=Cu2H

6、2O 原因： 硫酸溶于水能電離與堿中和：OHH=H2O 出H，是強(qiáng)電解質(zhì)與弱酸鹽反應(yīng)：CO32- +2H=H2O+ CO2 2、SO42-的性質(zhì)：Ba2 SO42-=BaSO4提問：、濃度變化對硫酸的性質(zhì)有何影響呢？展示：試劑瓶大小一樣，酸的體積相同的濃、稀硫酸各一瓶，請學(xué)生到講臺(tái)操作。1用手分別把試劑瓶提起結(jié)論：重者是濃硫酸。2把試劑瓶提起，輕輕搖動(dòng)結(jié)論：呈油狀者是濃硫酸。板書：濃硫酸1、物理性質(zhì)濃硫酸是一種無色油狀液體。98.3%的濃硫酸是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，密度大，極易溶于水，能以任意比與水混溶，溶解時(shí)放出大量熱，因此稀釋濃硫酸時(shí)，一定要注意操作規(guī)程。提問：1、濃硫酸的稀釋操作：（略

7、）實(shí)驗(yàn)1：按小組進(jìn)行。在表面皿中放少量膽礬，并滴加少量濃H2SO4，用玻璃棒攪拌。觀察固體和溶液的顏色。設(shè)疑：白色固體為何物?膽礬失去的結(jié)晶水是否成為溶劑?溶液為何不變藍(lán)?追問：濃硫酸使膽礬失去結(jié)晶水，說明濃硫酸具有什么樣的性質(zhì)?探究、討論：結(jié)論：固體由藍(lán)變白，溶液仍無色。濃硫酸具有吸水性。解釋：白色固體為無水硫酸銅，由膽礬失去結(jié)晶水而來。失去的結(jié)晶水分子與硫酸分子結(jié)合， 生成了穩(wěn)定的硫酸水合物，并未成溶劑，所以溶液仍無色。CuSO45H2OH2SO4（濃）CuSO4H2SO45H2O板書：2.特性 (1)吸水性講解：濃硫酸具有吸水性，表現(xiàn)為可直接與水分子結(jié)合，因此，實(shí)驗(yàn)室常用它做某些氣體 的

8、干燥劑。提問：因?yàn)闈饬蛩犭y揮發(fā)，所以將一瓶濃硫酸和一瓶稀硫酸分別敞口放置于空氣中， 其濃度、質(zhì)量都不發(fā)生變化，對嗎?回答：不對。濃硫酸會(huì)吸收空氣中水分而使?jié)舛茸冃?，質(zhì)量增大。稀硫酸中水分揮發(fā)而使?jié)舛茸兇螅|(zhì)量變小演示：將木條的一端插入盛有少量濃硫酸的試管中，觀察有何變化?；卮穑耗緱l逐漸變黑。追問：那黑色物質(zhì)是什么?體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)?板書：(2)脫水性探究、討論：結(jié)論：黑色物質(zhì)為炭，濃硫酸使它們逐漸變黑的現(xiàn)象稱為“炭化”。這是濃硫 酸脫水性的體現(xiàn)。講解：脫水性是指濃硫酸能將有機(jī)物中的氫氧元素按水的組成比例脫去而使其炭化的性質(zhì)。顯然，濃硫酸對皮膚有強(qiáng)烈腐蝕性。使用時(shí)，要倍加小心，注意安全。設(shè)

9、疑：濃硫酸的吸水性和脫水性有何區(qū)別?分析：吸水性是指濃硫酸直接與水作用形成穩(wěn)定水合物的性質(zhì)。脫水性是指濃硫酸可將許多有機(jī)物(含C、H、O元素)中的氫氧元素按水的組成比例脫去。提問：濃硫酸不慎沾到皮膚上如何處理？（略）過渡：稀硫酸可否與不活潑的金屬銅反應(yīng)？回答：（略）追問：濃硫酸是否可行?實(shí)驗(yàn)3：將銅片放入試管中，加入約2mL濃硫酸，加熱，觀察現(xiàn)象。待試管冷卻后，將管里的混合液小心倒入盛有少量冷水的小燒杯中，觀察小燒杯中溶液顏色變化。現(xiàn)象：未加熱時(shí)，無明顯現(xiàn)象。當(dāng)加熱時(shí)，溶液變黑，產(chǎn)生無色氣體，使品紅溶液褪色。小燒杯中的溶液呈藍(lán)色。設(shè)疑：銅與濃硫酸反應(yīng)需什么條件?據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測反應(yīng)生成物，試寫出

10、反應(yīng)方程式。探究、討論：加熱條件下，銅可與濃硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體能使品紅溶液褪色，說明是二氧化硫。反應(yīng)后被稀釋的液體呈藍(lán)色，說明生成了CuSO4。提問：最后氣體為何通到堿液中？回答：由于SO2是有毒氣體，所以尾氣堿液處理，以防污染空氣。反應(yīng)方程式為：Cu2H2SO4（濃）=Cu SO4SO22H2O反應(yīng)實(shí)質(zhì)：Cu2H2SO4（濃）=CuOSO22H2O CuOH2SO4（濃）= CuSO4H2O 提問：(投影)上述反應(yīng)中：氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物各是何物?反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比，還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比各為多少?探究、討論：Cu為還原劑，氧化產(chǎn)物為CuSO4，濃H2SO4是氧化劑，還

11、原產(chǎn)物為SO2。反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為12，而還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為11。 提問：在與金屬反應(yīng)時(shí)濃H2SO4表現(xiàn)了哪些性特性？表現(xiàn)了氧化性和酸性。提問：稀硫酸是否具有氧化性？濃、稀硫酸的氧化性有和區(qū)別？討論、結(jié)論：濃H2SO4的氧化性由其分子中S(最高價(jià))引起。稀硫酸也有氧化性，如Zn2H+=Zn2+H2，由H+表現(xiàn)；而CuH2SO4 (稀)不反應(yīng)。提問：那么為什么稀硫酸與濃硫酸的性質(zhì)會(huì)不同呢？它們的組成有何區(qū)別呢？探究、討論：在稀硫酸溶液中H2SO4完全電離，存在H和SO42，不存在H2SO4分子，而在濃硫酸中由于水量少，主要存在H2SO4分子。由于組成不同引起性質(zhì)不同。引導(dǎo)：銅在金

12、屬活動(dòng)性順序中位于氫之后，而能被濃H2SO4氧化，那么在氫之前的金屬是否更容易被其氧化呢? 提問：濃硫酸與金屬活動(dòng)性順序氫以前金屬反應(yīng)是否也生成氫氣呢？為什么？推理并回答：不能。因?yàn)闈饬蛩崤c金屬反應(yīng)是由于+6價(jià)硫引起的板書：(3)強(qiáng)氧化性演示實(shí)驗(yàn)：把鐵條放入盛有少量濃硫酸的試管中，觀察現(xiàn)象。觀察：無明顯現(xiàn)象。設(shè)問：為什么濃硫酸能與銅反應(yīng)，而鐵放入其中無明顯現(xiàn)象呢？陷入沉思，猜想：沒加熱。講解：對，若加熱就會(huì)發(fā)生反應(yīng)。但是沒加熱就沒發(fā)生反應(yīng)嗎？仔細(xì)觀察：鐵釘?shù)谋砻嬗幸粚铀{(lán)黑色的物質(zhì)（與另一鐵釘對比）。分析：其實(shí)這是由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性的緣故，它可使某些金屬如鐵、鋁等表面，有些金屬的氧化膜非常致

13、密，濃硫酸中的濃度H+很低，不利于氧化膜的溶解，從而使內(nèi)部金屬被保護(hù)。解釋“鈍化”現(xiàn)象。提問：為什么加熱后就可以了呢？討論、分析：加熱時(shí)，由于反應(yīng)加快，且有液體的推動(dòng)，生成的氧化物比較疏松，易被溶解而脫落，所以可使金屬進(jìn)一步被反應(yīng)。小結(jié)：濃硫酸與金屬反應(yīng)的規(guī)律：氧化大多數(shù)金屬：規(guī)律：加熱，濃H2SO4可氧化絕大多數(shù)金屬(Au、Pt等除外)，但不產(chǎn)生H2。金屬+濃H2SO4高價(jià)金屬硫酸鹽+ SO2+水 常溫：使Fe、Al “鈍化”。應(yīng)用：常把濃H2SO4用在鐵、鋁制容器裝運(yùn)。實(shí)驗(yàn)2：將預(yù)先稱量的2 g蔗糖（C12H22O11）放入大試管燒杯中，再加入約5 mL濃H2SO4，用玻璃棒迅速攪拌，然后

14、接好如圖裝置，觀察物質(zhì)顏色、體積的變化，并撫摸試管外壁?；卮穑赫崽怯砂鬃兒?，體積膨脹，呈疏松海綿狀，放出大量的熱。品紅褪色，酸性KMnO4溶液紫色變淺，澄清石灰水變渾濁。設(shè)疑：蔗糖分子式為C12H22O11，是有機(jī)物。請大家根據(jù)現(xiàn)象分析，該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了濃H2SO4的哪些性質(zhì)?探究、討論：蔗糖為含C、H、O元素的有機(jī)物，遇濃H2SO4會(huì)炭化，體現(xiàn)濃H2SO4的脫水性。反應(yīng)為C12H22O1112C11H2O。濃H2SO4使蔗糖脫水炭化后，又吸水放熱，使生成的黑色炭繼續(xù)被濃H2SO4氧化：C2H2SO4(濃) CO22SO22H2O，所以氣體有CO2、SO2、水蒸氣。黑色物質(zhì)體積膨脹為疏松多孔狀體現(xiàn)

15、了濃H2SO4的脫水性、吸水性、強(qiáng)氧化性。板書：氧化某些非金屬 規(guī)律：非金屬+濃H2SO4高價(jià)含氧酸（或高價(jià)氧化物）+ SO2+水過渡：濃H2SO4還能跟某些具有還原性的化合物反應(yīng)。板書：氧化某些還原性化合物 H2SH2SO4(濃)=SSO22H2O小結(jié)：硫酸是典型的強(qiáng)酸，稀硫酸具有酸的通性，濃硫酸還具有強(qiáng)吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性等特性。講述：性質(zhì)決定用途。硫酸是最重要的基本化工產(chǎn)品之一。請根據(jù)它的性質(zhì)推測它的用途。板書（二）硫酸的用途1利用它的高沸點(diǎn)：制取揮發(fā)性酸。2利用它的酸性：去金屬表面的氧化物；制取硫酸鹽；制造化肥。3利用濃硫酸的吸水性：做干燥劑。附1：投影1為什么可以用鐵桶貯存，運(yùn)輸

16、濃硫酸？2在蔗糖與濃硫酸的實(shí)驗(yàn)中濃硫酸表現(xiàn)出的性質(zhì)有_、_、_。3濃硫酸為什么不能用來制取HI？設(shè)問：你知道波爾多液的用途嗎？你知道美麗的石膏像的原料嗎？你知道鋇餐是什么嗎？投影：重要的硫酸鹽的圖片板書二、硫酸鹽投影了解幾種重要的硫酸鹽硫酸鹽結(jié)晶水合物俗稱色態(tài)主要用途硫酸鈣CaSO42H2O生石膏、石膏白色固體制粉筆、模型、雕像、石膏繃帶、調(diào)節(jié)水泥凝固時(shí)間2CaSO4H2O熟石膏白色固體硫酸鋇重晶石白色固體白色顏料、醫(yī)用“鋇餐”硫酸鋅ZnSO47H2O皓礬無色晶體醫(yī)用為斂劑，枕木防腐劑，印染媒染劑，制白色顏料硫酸銅CuSO45H2O膽礬、蒸礬藍(lán)色晶體制農(nóng)藥、玻爾多液硫酸亞鐵FeSO47H2O綠

17、礬綠色晶體補(bǔ)血?jiǎng)?、凈水劑、制藍(lán)墨水硫酸鈉Na2SO410H2O芒硝無色晶體玻璃、造紙等工業(yè)原料硫酸鋁鉀KAl(SO4)212H2O明礬無色晶體凈水劑說明1.帶有結(jié)晶水的硫酸鹽常稱作礬。2.硫酸鹽的溶解性 難溶：BaSO4、PbSO4，微溶：CaSO4、Ag2SO43、解釋：波爾多液的成分轉(zhuǎn)引硫酸和可溶性硫酸鹽溶于水時(shí)，都會(huì)電離產(chǎn)生硫酸根離子，那么如何檢驗(yàn)硫酸根離子是否存在呢?板書三、硫酸根離子的檢驗(yàn)引導(dǎo)如何檢驗(yàn)Cl? 檢驗(yàn)Cl時(shí)，加入稀硝酸的目的是什么?回答加AgNO3溶液和稀硝酸，若產(chǎn)生白色沉淀，則溶液中Cl存在。根據(jù)是AgCl是一種既不溶于水又不溶于稀硝酸的白色固體。回答防止CO32-、S

18、O32-、PO43-等雜質(zhì)離子的干擾。因Ag+與CO32-、SO32-、PO43-會(huì)形成與AgCl一樣不溶于水的白色固體，但Ag2CO3 、Ag3PO4可溶于硝酸，而AgCl則不溶?？梢?，再加稀硝酸以確定沉淀是否為AgCl。追問檢驗(yàn)SO42-，用何試劑？有無雜質(zhì)離子的干擾呢？查溶解性表，回答有CO32-、SO32-、PO43-與SO42-類似，也可與Ba2+形成不溶與水的白色沉淀。提示：上述雜質(zhì)離子的鋇鹽可溶于強(qiáng)酸。討論檢驗(yàn)所需試劑及實(shí)驗(yàn)方案。匯總：1、加入鹽酸酸化的BaCl2 2、加入硝酸酸化的Ba(NO3)2 3、加入鹽酸酸化的Ba(NO3)2分析：各方案欠缺的原因：1、無法排除Ag+干擾2、無法排除SO32-干擾：因HNO3有強(qiáng)氧化性，若溶液中存在SO32-，