上海高一化学同步讲义 第03讲 硫酸.docx

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上海高一化学同步讲义第03讲硫酸

第03讲硫酸

一、知识梳理：

（一）浓硫酸的性质：

1．浓硫酸的物理性质：

纯硫酸是一种无色油状的液体，难挥发，和水能以任何比例混合，同时产生大量的热。

市售硫酸的质量分数有92.5%和98%两种。

当浓硫酸吸收了大量的三氧化硫后，就成了发烟硫酸。

【注意】

（1）由于浓H2SO4溶于水放出大量的热，故溶解浓硫酸时只能将，浓硫酸沿器壁缓缓注入水中，并不断用玻璃棒搅拌：

（2）如果不慎将浓硫酸溅在皮肤上，应先用大量水冲洗，再涂上小苏打溶液。

2．硫酸的化学性质：

（1）稀硫酸具有酸的通性

硫酸在水中发生电离：

H2SO4→2H++SO42-，硫酸的酸性实际上是溶液中H+的性质。

①稀硫酸使石蕊试液变红色。

②稀硫酸+活泼金属→硫酸盐+氢气

③稀硫酸+碱性氧化物→硫酸盐+水

④稀硫酸+碱→硫酸盐+水

⑤稀硫酸+盐→硫酸盐+新酸

（2）浓硫酸的特性：

浓硫酸除具有酸性外，还具有以下特性：

①吸水性：

浓硫酸有强烈吸收游离水的作用（这里所指的游离水包括空气中的水蒸气及物质表面吸附的湿存水），同时放出大量的热。

工厂和实验室常用浓硫酸作干燥剂。

【注意】A．浓H2SO4只能作与之不反应气体的干燥剂。

根据浓H2SO4的性质：

ⓐ酸性，ⓑ强氧化性，浓硫酸只能干燥酸性、中性且无强还原性的气体，如Cl2、HCl、SO2、O2、N2、CO2、CO、H2等；不能干燥碱性或强还原性气体，如NH3、H2S、HI、HBr等。

B．用浓硫酸干燥气体的装置——洗气瓶。

（如右图所示）

②脱水性：

浓硫酸能将许多有机化合物中的氢、氧元素按原子数2:

1夺取出来，这就是浓硫酸的脱水性。

如浓硫酸能使某些含C、H、O的有机化合物碳化。

③强氧化性：

浓硫酸中+6价的硫元素会夺取电子（呈现强氧化性），一般被还原成+4价硫元素的化合物（SO2），所以浓硫酸称为强氧化性酸。

例如木炭及铜都不跟稀硫酸反应，但它们都能跟浓硫酸发生反应。

C+2H2SO4（浓）

CO2↑+2SO2↑+2H2O

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O

【注意】条件不同，反应产物也不同。

例如在加热条件下，浓硫酸能跟大多数金属起反应，生成相应的硫酸盐、二氧化硫和水。

在常温下，浓硫酸跟某些金属（如铁、铝）接触时，能够在金属表面生成一层致密的氧化物，从而阻止内部金属继续跟浓硫酸发生反应。

这种现象称为“钝化”。

因此，冷的浓硫酸可以用铁或铝的容器贮存。

3．浓硫酸的用途:

（1）硫酸是最重要的化工原料之一，它具有较高的沸点，用浓硫酸能制得盐酸、硝酸和其他一些强酸。

NaCl+H2SO4（浓）

NaHSO4+HCl↑

NaNO3+H2SO4（浓）

NaHSO4+HNO3↑

（2）在化肥生产上，硫酸主要用来制造磷肥；

（3）在日用化工生产中，硫酸常用于合成洗涤剂；

（4）利用硫酸的高沸点，可以制取挥发性的酸，如氢氟酸等。

（5）硫酸还用来制备各种药物、农药、染料和精炼石油等。

（二）常见的硫酸盐:

1．几种重要的硫酸盐:

硫酸盐

结晶水合物

俗名

主要用途

BaSO4

—

重晶石

作白色颜料、“钡餐”

CaSO4

CaSO4·2H2O

2CaSO4·H2O

生石膏（石膏）

熟石膏

制粉笔、模型、雕像、石膏绷带，水泥生产

22CaSO4·2H2O

2CaSO4·H2O+3H2O

CuSO4

CuSO4·5H2O

蓝矾、胆矾

制农药、电镀液、检验酒精中是否含有少量水、制备各种含铜化合物

KAl（SO4）2

KAl（SO4）2·12H2O

明矾

净水剂

2．SO42-的检验:

检验某未知溶液中是否含有SO42-，这不是一个简单问题。

它涉及试剂选择和操作程序两个关键点的合理

组合。

因为，除应考虑Ag+。

的常规干扰外，还必须考虑SO32-、CO32-、PO43-等离子的干扰。

（1）原理：

利用Ba2++SO42-→BaSO4↓（白色），BaSO4具有不溶于盐酸、硝酸的特性。

（2）试剂：

可溶性钡盐BaCl2或Ba（NO3）2；或Ba（OH）2溶液；盐酸或稀硝酸。

（3）检验的关键：

既要注意试剂的选择，又要注意操作顺序的优化，方能排除干扰离子的误导，全面考虑，综合分析，正确推导。

（4）检验的方法:

其一：

先加检验试剂，后对沉淀酸化；其二：

先酸化，再加检验试剂：

待测液

，

出现沉淀：

过滤后所得滤液中再滴加BaCl2或Ba（NO3）2溶液

白色沉淀：

含SO42-

不出现沉淀：

再加入BaCl2或Ba（NO3）2溶液

后又出现，白色沉淀：

一定含SO42-

欲使鉴定结果准确无误，关键在于试剂选择和操作程序上均须注意其科学性。

所以，最合理的鉴定方法应该是：

向未知液加入适量HCl（除去Ag+、SO32-、CO32-等）；若出现白色沉淀，则应过滤，保留滤液，弃出沉淀；向滤液中或未出现沉淀的溶液中加BaCl2溶液，观察是否产生白色沉淀。

若产生白色沉淀，则可证明未知液中含SO42-。

【注意】关于硫酸根离子的检验要注意两点：

（1）酸化时对酸的选择。

不能选硫酸，因为硫酸溶液中含有SO42-离子。

不能选硝酸，因为硝酸能将SO32-氧化成SO42-。

通常选盐酸。

选择盐酸的好处有三个：

（a）是强酸；（b）非氧化性酸；（c）盐酸溶液中含有Cl-离子，如果酸化时出现白色沉淀，那证明被测溶液中含有Ag+离子。

（2）检验时要注意滴加顺序，应先滴加盐酸，后滴加Ba2+离子溶液。

因为如果次序颠倒的话，所用的Ba2+离子溶液是BaCl2溶液，出现的白色沉淀可能是AgCl。

二、例题分析：

【例1】如果浓硫酸不慎溅到手上，应采用的处理方法是（）

（A）用大量水冲洗（B）用氢氧化钠溶液冲洗

（C）用稀氨水冲洗（D）立即用Na2CO3溶液冲洗

【例2】长期露置于空气中，质量增加的是（）

（A）浓硫酸（B）浓盐酸（C）稀硫酸（D）亚硫酸钠

【例3】鉴别稀硫酸和浓硫酸既简单又可靠的方法是（）

（A）加酚酞试液（B）与铜片反应。

（C）加BaCl2溶液和硝酸（D）用玻璃棒各蘸一点滴在纸上

【例4】1molCu和1mol碳分别与足量的浓硫酸反应，下列叙述正确的是（）

（A）消耗的硫酸量相同（B）消耗的硫酸量不同

（C）被还原的硫酸量相同（D）被还原的硫酸量不同

【例5】指出在下列实验事实或实验现象中，硫酸所表现的性质：

（1）工业上用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸：

____________________________________________；

（2）实验室用锌粒与浓硫酸反应制取氢气：

____________________________________________；

（3）浓硫酸露置在空气中浓度变小：

_________________________________________________；

（4）浓硫酸与甲酸（HCOOH）共热可制取一氧化碳：

_____________________________________；

（5）浓硫酸使硫酸铜晶体由蓝变白：

_________________________________________________；

（6）浓硫酸与铜反应制取硫酸铜：

___________________________________________________；

（7）浓硫酸与食盐反应制取氯化氢气体：

_____________________________________________；

（8）浓硫酸使蔗糖碳化变黑：

______________________________________________________。

【例6】下列各硫酸盐与其用途的叙述不配的是（）

（A）硫酸钡可作为医疗用的“钡餐”（B）明矾可用作净水剂

（C）硫酸铜可用于制农药波尔多液（D）硫酸镁可用于医疗绷带

【例7】有一种无色溶液，加入BaCl2溶液，出现白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀木消失。

下列结论中，正确的是（）

（A）溶液中一定存在SO42-（B）溶液中一定不存在SO42-

（C）溶液中可能存在SO42-（D）溶液中可能存在Ag+，

【例8】设计一个只用BaCl2溶液及试管鉴别Na2SO3溶液和稀硫酸的实验，简要写出鉴别过程。

三、课堂练习：

1、下列对浓H2SO4的叙述正确的是（）

（A）常温下，浓H2SO4与铁、锅不反应，所以铁、铝制容器能盛装浓H2SO4

（B）浓H2SO4具有吸水性，能使蔗糖碳化

（C）浓H2SO4和铜片加热既表现强酸性，又表现出强氧化性

（D）浓H2SO4和Na2SO3反应制取SO2时，浓H2SO4表现出强氧化性

2、mg铜与足量的浓硫酸反应，标准状况下生成nLSO2，则被还原的硫酸是（）

（A）m/64mol（B）m/32mol（C）98n/22.4g（D）64n/22.4g

3、将蓝色的胆矾晶体放入浓H2SO4中，现象是（）

（A）胆矾溶液变为蓝色溶液（B）胆矾与浓H2SO4反应有SO2放出

（C）蓝色胆矾晶体变为白色固体（D）胆矾与浓H2SO4反应有H2放出

4、硫酸最古老的生产方法是：

把绿矾装入反应器中加热，会流出油状液体，并放出有刺激性气味的气体（SO2），反应器中的固体变为红色，这个变化过程可用两个化学方程式来表示：

（1）____________________________。

（2）____________________________。

5、下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物，填写

下列空白。

（1）如图将装置中①②③三部分仪器酌连接顺序变为②①③，则可以检验出的物质是；不能检验出的物质是。

（2）如果将仪器的连接顺序变为①③②，则可以检验出的物质是；不能检验出的物质是。

（3）如果将仪器的连接顺序变为②③①，则可以检验出的物质是；不能检验出的物质是。

6、三位同学设计了下述3个方案，并都认为如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可确定试液中含有SO42-。

方案甲：

试液

白色沉淀

沉淀不溶解

方案乙：

试液

无沉淀

白色沉淀

方案丙：

试液

，无沉淀

白色沉淀

试评价上述甲、乙、丙三个方案是否严密，并分别简述其理由。

7、某固体混合物可能由KCl、NaNO3、FeCl3、Na2SO4、Ca（NO3）2和K2CO3中的一种或几种组成，现进行如下实验：

①混合物加水后，形成无色透明溶液；

②向①溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，过滤；

③向②中过滤出的白色沉淀中加入稀盐酸，发现沉淀部分溶解；

④向②的滤液中加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解。

根据以上实验，回答：

（1）混合物中一定含有________，理由是。

（2）混合物中一定没有________，理由是。

（3）不能判断是否含有________，理由是。

8、已知某氯化钾固体中含有少量的K2SO4杂质，为了得到较纯的氯化钾固体，设计了以下实验步骤：

（1）将氯化钾固体溶于适量蒸馏水中配制成溶液；

（2）向溶液中滴入稍过量碳酸钾溶液，边滴加边振荡；

（3）向溶液中滴入稍过量氯化钡溶液，边滴加边振荡；

（4）过滤，将白色沉淀滤出；

（5）向滤液中滴加稀盐酸，边滴加边振荡至不再产生气体；

（6）将滤液倒入蒸发皿中加热蒸干，得到晶体。

正确的实验操作程序为__________；有关的离子方程式：

________________________________。

9、有A、B、C、D、E五瓶无色溶液，它们分别是稀H2SO4、稀HCI、氯化钠溶液、碳酸钠溶液、硫酸钠溶液中的某一种，一学生为鉴别它们，将它们分别取样后依次加入紫色石蕊试液、硝酸钡溶液和稀硝酸，实验结果记录如下：

A

B

C

D

E

紫色石蕊试液

变红

不变红

不变红

变红

不变红

硝酸钡溶液

无变化

白色沉淀

白色沉淀

白色沉淀

无变化

稀硝酸

—

无变化

沉淀溶解生成气体

无变化

—

回答：

（1）A；B；C；D；E______。

（2）写出反应的离子方程式____________________________________________。

10、取0.15L未知浓度的浓硫酸，加入铜片后加热，使铜全部溶解，冷却至室温后定容为1L。

取出定容后溶液50mL，加入还原铁粉7.00g，充分反应后共生成气体1.68L（标准状况），溶液下部残渣质量为3.04g，所得溶液是FeSO4溶液。

计算原硫酸的物质的量浓度。

11、重晶石是自然界中的一种矿物，其主要成分是BSO4。

纯净的硫酸钡可供医疗等使用。

下列实验方案是用重晶石和焦炭为原料，制取纯净的硫酸钡。

（矿物中的杂质不与焦炭反应，也不溶于水）

（1）反应①只生成两种生成物，写出诙反应的化学方程式。

（2）反应①中氧化剂是，氧化产物是。

（3）写出反应②与③的化学方程式

②。

③________________________。

（4）该方案②中生成有毒的H2S，应该将此方案进行改进。

要求达到既不产生H2S又能获得纯净BaSO4的要求。

简述改进方法，写出有关反应的化学方程式。

12、将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。

下图是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要等原料。

（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式。

（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。

（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液。

检验滤液中含有CO33-的方法是________。

（5）己知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）

0

20

60

K2SO4溶解的量（g）

7.4

11.1

18.2

60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体g．

（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是（）

（A）熔点较低（29℃熔化）（B）能导电（C）能制冷（D）无毒

（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是

四、回家作业：

1、向50mL18mol/LH2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量为（）

（A）小于0.45mol（B）等于0.45mol（C）在0.45moI和0.90mol之间（D）大于0.90mol

2、向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，在此悬浊液中加入稀HNO3，白色沉淀未溶解，原溶液中含有。

3、储存浓H2SO4的铁罐外口出现严重的腐蚀现象，这体现了浓硫酸的（）

（A）脱水性和吸水性（B）吸水性和酸性

（C）强氧化性和吸水性（D）不挥发性和酸性

4、铁或铝与冷的浓H2SO4作用发生钝化现象，这是利用浓H2SO4的（）

（A）强酸性（B）强氧化性（C）脱水性（D）高沸点

5、下列变化能证明硫酸是强酸的事实是（）

（A）能使石蕊试液变红

（B）在硫酸溶液中不存在硫酸分子

（C）在硫酸溶液中存在氢离子和硫酸根离子

（D）能跟锌反应产生氢气

6、将浓硫酸慢慢加入浓盐酸中，产生的现象是（）

（A）放出黄绿色气体（B）冒白雾且混合物温度升高

（C）液体四溅（D）冒白烟，液体四溅

7、下列变化中，能体现浓H2SO4中硫元素的氧化性的反应是（）

（A）硫酸溶液与紫色石蕊试液反应变成红色

（B）锌与稀硫酸反应可制取氢气

（C）浓H2SO4与NaCl固体反应可制取HCl气体

（D）浓H2SO4与C加热反应可生成CO2、SO2和水

8、下列实验，能证明溶液中一定含有SO42-的是（）

（A）某溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀

（B）某溶液加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加盐酸沉淀不溶解

（C）某溶液加入HNO3溶液，再加入Ba（NO3）2溶液有白色沉淀产生

（D）某溶液加入HCl酸化，再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生

9、下列物质中，是重晶石主要成分的是（）

（A）BaSO4（B）CaSO4·2H2O（C）FeS2（D）KAl（SO4）2·2H2O

10、下列气体不能用浓硫酸干燥的是（）

（A）CO2（B）H2S（C）SO2（D）HCl

11、将铜片放入115mL某浓度的浓硫酸中，在加热条件下反应，待铜片全部溶解后，将其溶液稀释到500mL，再加入足量锌粉．使之充分反应，收集到2.24L（标准状况下）气体。

过滤残留固体，干燥后称量，质量减轻了7.5g。

求原硫酸的物质的量浓度。

12、根据下图，回答下列问题：

（1）开始加热后，发生的现象是：

a处：

，冷却后a处的溶液用水稀释后呈色；b处：

。

（2）停止反应后，用酒精灯在b处微微加热，发生的现象是。

（3）写出a处发生反应的化学方程式，并标出电子转移：

。

（4）c处放一团蘸有Na2CO3溶液的棉花，目的是

13、某研究小组成员在讨论鉴别浓硫酸和稀硫酸的方案时，设计了如下方案：

操作

结论

甲

火柴梗

变黑者为浓硫酸

乙

加入金属铝片

产生刺激性气味者为浓硫酸

丙

分别加入到盛水的试管中

放热者为浓硫酸

丁

用玻璃棒蘸浓氨水靠近盛酸的瓶口

冒白烟者为浓硫酸

戊

加到CuSO4·5H2O晶体中

变白者为浓硫酸

（1）其中可行的是。

（2）其中一个稍作改进就能成为可行的是，改进方法是。

（3）完全错误的是，因为。

（4）请给出另外两种鉴别方法：

操作

根据现象得出结论

A

B

14、现有六种物质：

A、B、D、E、R和M，它们为硫单质或含硫的化合物。

其中M在氧气中燃烧，只生成一种产物E。

根据上述变化关系，回答：

（1）推断各物质的化学式：

A，B，D，E，R，M。

（2）写出下列变化的化学方程式（在溶液中反应）：

①B+D：

。

②E→D：

。

③D→A：

。

15、有一白色粉末X，对X进行检验时，所做实验和现象为：

（1）写出X的化学式。

（2）写出①步反应的化学方程式

（3）写出②③⑤过程的离子方程式。

②。

③。

⑤。