学年高中化学第3章自然界中的元素第3节第2课时硫酸酸雨及其防治学案鲁科版必修.docx

1、学年高中化学第3章自然界中的元素第3节第2课时硫酸酸雨及其防治学案鲁科版必修硫酸酸雨及其防治核心素养发展目标1.认识硫酸的强氧化性。2.通过实验探究不同价态硫元素的相互转化，掌握运用氧化还原反应寻找合适的氧化剂和还原剂。3.了解酸雨的形成及危害，加强环保意识。一、浓硫酸的特性1.吸水性：浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气，液体中的水及结晶水合物中的结晶水，故常用做干燥剂。2.脱水性：浓硫酸能将有机化合物中的氢、氧元素按21的比例脱出生成H2O。将一定量的蔗糖放入小烧杯中，加入浓硫酸，观察到的现象是白色蔗糖变黑、体积膨胀，产生大量白雾，放出有刺激性气味的气体，发生反应的化学方程式是C12H2

2、2O1112C11H2O,2H2SO4(浓)C2SO2CO22H2O。3.强氧化性(1)与金属反应与铜的反应实验操作实验现象a试管中铜丝表面变黑，有气体逸出；b试管中的品红溶液逐渐变为无色；c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色；将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色实验结论Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O与铁的反应常温下，铁、铝遇浓硫酸，金属表面形成一层致密的氧化膜而出现“钝化”现象。(2)与非金属反应浓硫酸与碳反应的方程式是C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O。1.浓硫酸与金属反应的规律(1)常温下，Fe、Al遇浓H2SO4“钝化

3、”。(2)与金属活动顺序中氢之前的金属(Fe、Al除外)反应的规律。如Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；在反应过程中，浓硫酸变稀后就发生：ZnH2SO4=ZnSO4H2。(3)与金属活动顺序中氢之后的金属(除Au、Pt外)反应规律：反应需加热，否则不反应；氧化产物是硫酸盐，金属显高价，还原产物为SO2；浓硫酸既表现氧化性，又表现酸性；随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸后，反应就会停止。2.浓硫酸与非金属反应的规律(1)反应要加热，否则不反应。(2)氧化产物是含氧酸或非金属氧化物，还原产物为SO2。(3)浓硫酸只表现氧化性。(4)随反应进行，硫酸浓度变小，

4、一旦变为稀硫酸，反应就停止。(5)不能氧化H2、N2、O2、Si、Cl2、F2、Br2等。3.浓硫酸与还原性化合物反应的规律常见的还原性物质FeSO4、Na2S、H2S、HBr、HI等均能被浓H2SO4氧化，浓H2SO4被还原为SO2。例1下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法中正确的是()A.浓硫酸使胆矾晶体变白，体现了浓硫酸的脱水性B.浓硫酸有氧化性，稀硫酸没有氧化性C.浓硫酸常温下与铝、铁都不反应D.常温下，浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应答案D解析浓硫酸使胆矾晶体变白，体现了浓硫酸的吸水性，A项错误；浓硫酸有氧化性，稀硫酸也有氧化性，只不过浓硫酸的氧化性是6价的S体现出来的，而稀硫酸的氧化性是1价的

5、H体现出来的，B项错误；浓硫酸常温下使铝、铁钝化，钝化也是发生了化学反应，C项错误。思维启迪(1)浓H2SO4、稀H2SO4的氧化性区别：浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区别：浓H2SO4具有强氧化性，原因是H2O4O2；稀H2SO4具有弱氧化性，原因是2H2。(2)常温下，Fe、Al遇浓H2SO4发生“钝化”。“钝化”属于化学变化，不能理解为不反应。(3)加热条件下，Fe、Al与浓硫酸反应而不会“钝化”。(4)浓硫酸吸水性和脱水性的本质区别是看与浓硫酸接触的物质中是否含有“H2O”。即“有H2O则吸，无H2O则脱”。例25mL物质的量浓度为18molL1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应

6、。下列说法正确的是()A.有0.09mol的硫酸被还原B.有0.045mol的硫酸被还原C.充分反应后体系无硫酸剩余D.消耗的铜的质量一定小于2.88g答案D解析浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐消耗，其浓度也逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)0.005L18molL10.09mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)0.09mol，被还原的硫酸小于0.045mol，参加反应的铜小于2.88g。思维启迪除Au、Pt之外的所有金属，在加热的条件下均能与浓硫酸发生反应，但不

7、放出H2，浓硫酸的还原产物一般是SO2。假定金属M在生成物中为n价，则由2M2nH2SO4(浓) M2(SO4)nnSO22nH2O知，理论上被还原的H2SO4占参加反应H2SO4总量的。(1)活泼金属(如Zn) (2)不活泼金属(如Cu) 二、酸雨及其防治1.酸雨的形成(1)酸雨：排放到空气中的SO2和氮的氧化物在氧气和水蒸气的共同作用下，形成酸雾，随雨水降落就成为酸雨。(2)硫的氧化物形成酸雨的主要过程：主要反应如下：途径：2SO2O22SO3，SO3H2O=H2SO4；途径：SO2H2O H2SO3，2H2SO3O2=2H2SO4。2.酸雨的防治(1)从实际情况出发，对酸性物质的排放加以

8、控制。(2)改变能源结构，开发利用氢能、风能、太阳能等清洁能源，从根本上解决问题。中学常见的环保知识(1)酸雨主要是由二氧化硫和氮氧化物的排放引起的；能使土壤酸化并腐蚀建筑物等。(2)光化学烟雾主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的；危害人体健康，影响植物生长。(3)臭氧层空洞主要是由氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；加重地球上的生物受到的太阳紫外线的伤害。(4)温室效应主要是大气中的二氧化碳的含量不断增加造成的；会使全球气候变暖。(5)白色污染主要是难降解塑料(如聚氯乙烯塑料)的使用和随意丢弃造成的；会破坏土壤结构和生态环境。(6)赤潮和水华的形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及工业废水的任意排放，

9、导致藻类过度繁殖、鱼类死亡、水质恶化。例3回答下列问题：(1)下列气体容易形成酸雨的是_(填字母)。A.CO2B.SO2C.N2D.NO2(2)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：雨水样品的pH变化的原因是_(用化学方程式表示)。如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变_，原因是_(用化学方程式表示)。(3)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是_(填字母)。少用煤作燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源A. B.C. D.答案(1)BD(2)S

10、O2H2O H2SO3，2H2SO3O2=2H2SO4小Cl22H2OSO2=H2SO42HCl(或H2SO3HClO=H2SO4HCl)(3)C解析(1)SO2、NOx易形成酸雨。(2)酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2H2O H2SO3,2H2SO3O2=2H2SO4。雨水和自来水混合，应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应：SO22H2OCl2=H2SO42HCl(或H2SO3HClO=H2SO4HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(3)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固

11、硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。因此正确。思维启迪(1)pH5.6的降雨称酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。(2)CO2不是形成酸雨的物质，不属于“城市空气质量时报”报道的污染物。(3)酸雨空气中久置酸性增强的原因是2H2SO3O2=2H2SO4，H2SO4酸性强于H2SO3。(4)燃煤中加入适量生石灰的“固硫”原理：SO2CaOCaSO3，2CaSO3O22CaSO4。1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)常温下可以用铁、铝制容器盛装浓硫酸，说明常温下铁和铝与浓H2SO4不反应()(2)向溶液中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀，证明溶液中一定含有SO

12、()(3)浓H2SO4具有吸水性，所以浓H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体()(4)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以不能干燥SO2()(5)常温下将铜片放入浓硫酸中，无明显变化，说明铜在浓硫酸中发生“钝化”()(6)将浓H2SO4滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀，说明浓H2SO4有脱水性、吸水性和强氧化性()(7)pH7的降雨属于酸雨()(8)煤和石油等化石燃料的燃烧除产生CO2外，还产生SO2等()(9)酸雨会导致湖泊水质变酸，向其中加入石灰石可使其酸性减弱()(10)CO2、SO2及氮的氧化物的排放均会导致酸雨的形成()2.下列反应中，浓H2SO

13、4既表现强氧化性又表现酸性的是()A.2NaCl(固)H2SO4(浓) Na2SO42HClB.C2H2SO4(浓) CO22SO22H2OC.Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2OD.Fe2O33H2SO4(浓) Fe2(SO4)33H2O答案C解析H2SO4中S元素化合价降低，则表现强氧化性；有硫酸盐生成，则表现酸性。3.在如图所示的实验装置中，实验开始一段时间后，对看到的现象叙述不正确的是()A.中苹果块变干瘪B.中胆矾晶体表面有“白斑”C.中小试管内有晶体析出D.中pH试纸变红答案D解析浓H2SO4具有吸水性，苹果块中的水分、胆矾晶体中的水分、饱和KNO3溶液挥发产生的水分都

14、被浓H2SO4吸收，从而导致苹果块变干瘪、胆矾晶体表面失水而出现不带结晶水的白色CuSO4、饱和KNO3溶液失水而有晶体析出。浓H2SO4不能电离出H，因此pH试纸不会变红，但会被炭化而变黑。4.关于浓H2SO4与Cu反应叙述正确的是()A.在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性B.此反应属于复分解反应C.在反应中，浓H2SO4只表现出酸性D.每1mol铜参加反应就有1molH2SO4被还原，同时生成1molSO2答案D解析Cu与浓H2SO4的反应：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，反应中H2SO4既表现氧化性，又表现酸性，A、C项错误；该反应为氧化还原反应，不属于复分解反应，B

15、项错误；1molCu参加反应时，有2molH2SO4发生反应，其中有1mol被还原，产生1molSO2，D项正确。5.向50mL18molL1的H2SO4溶液中加入足量的铜片，加热使之反应。则充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量()A.小于0.45molB.等于0.45molC.在0.45mol和0.90mol之间D.大于0.90mol答案A解析根据反应：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O。若50mL18molL1的H2SO4与铜完全反应，被还原的H2SO4的物质的量为0.45mol，而实际上，随着反应的进行，H2SO4的浓度逐渐变稀，铜与稀H2SO4不反应，故被还原的H2S

16、O4的物质的量小于0.45mol。6.实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验。(1)判断铜跟浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是_，甲装置中发生的主要反应的化学方程式是_，该反应中若有3.2gCu参加反应，则被还原的H2SO4的物质的量为_mol。(2)在装置乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花，棉花中通常浸有饱和碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，请写出SO2与NaOH溶液反应的离子方程式：_。(3)欲观察生成的CuSO4溶液的颜色，应采取的操作是_。(4)若铜片还有剩余，硫酸_(填“有”或“没有”)消耗完毕。其理由是_。答案(1)乙中品红溶液退色Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2

17、O0.05(2)2OHSO2=SOH2O(3)将反应后的液体慢慢注入水中，边加边搅拌，而后观察颜色(4)没有因随反应Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O的进行，硫酸变稀，而稀H2SO4不与Cu反应，故H2SO4不会消耗完解析(1)铜与浓硫酸发生反应Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，SO2能使品红溶液退色，若有3.2gCu参加反应，则被还原的H2SO4的物质的量为0.05mol。(2)SO2为酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。(3)观察CuSO4溶液颜色实质上是考查浓H2SO4的稀释方法。(4) Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，随反应的进行，浓H2SO

18、4逐渐变稀，Cu不与稀H2SO4反应，故硫酸不会消耗完。题组1酸雨及其防治1.导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是()A.酸雨 B.光化学烟雾C.臭氧空洞 D.温室效应答案A解析光化学烟雾主要与氮的氧化物有关，臭氧空洞主要与氟氯代烃的排放有关，温室效应主要与空气中二氧化碳的浓度增大有关。2.下列对酸雨和雾霾的理解正确的是()A.酸雨是指pH7的降水(包括雨、雪、霜等)B.酸雨放置后酸性会降低C.酸雨和雾霾的形成均与空气中的SO2有关D.对化石燃料的不合理利用导致了酸雨、雾霾，该过程中涉及硫的转化的反应均为氧化还原反应答案C解析酸雨是指pH5.6的降水，A项错误；酸雨中含有H2SO3，放置

19、后会逐渐被氧化为H2SO4，酸性增强，B项错误；雾霾的形成主要与大气中的二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物有关，C项正确；SO2溶于水生成H2SO3的反应是非氧化还原反应，D项错误。3.如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应。下列说法正确的是()A.溶液B中发生的反应为2SO2O2=2SO3B.可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3C.由以上流程可推知氧化性：Fe3O2SOD.此工艺的优点之一是物质能循环利用答案D解析酸性Fe2(SO4)3溶液能吸收SO2，反应的离子方程式为2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H，溶液B中通入空气发生反应：4Fe2O24H=4Fe

20、32H2O，则氧化性：O2Fe3SO，A、C两项错误；溶液C中含有Fe2(SO4)3，可用KSCN溶液检验Fe3，B项错误；Fe2(SO4)3可循环利用，D项正确。题组2硫酸的性质及应用4.浓硫酸有许多重要的性质，在与含有水分的蔗糖作用过程中未表现出的性质是()A.酸性 B.脱水性C.吸水性 D.强氧化性答案A解析浓H2SO4与含有水分的蔗糖作用的过程中，首先表现出吸水性；放出的热量促使浓H2SO4将蔗糖脱水炭化，表现出脱水性；生成的碳又与浓H2SO4发生氧化还原反应产生CO2、SO2等气体，使体积迅速膨胀。可见整个过程中浓硫酸未表现酸性。5.浓硫酸是常用的干燥剂，都能用浓硫酸干燥的一组气体是

21、()A.CH4、H2、NH3 B.CO2、SO2、Cl2C.CO、HCl、HBr D.CO2、H2、H2S答案B解析能与浓硫酸反应的气体不能用浓硫酸来干燥，浓硫酸与NH3反应生成硫酸铵，HBr和H2S具有强还原性，能被浓硫酸氧化。B项符合要求。6.将浓硫酸与下列物质作用时，既表现氧化性，又表现酸性的是()红热的木炭H2S气体CuFeONH3使木材炭化CuSO45H2O对铁、铝的钝化A. B.C. D.以上答案均不正确答案A解析与木炭、H2S反应及Fe、Al钝化时浓硫酸只表现氧化性；浓硫酸与NH3反应时只表现酸性，是浓硫酸的脱水性；是吸水性。和满足题意。7.下列关于浓硫酸的性质及用途的叙述正确的

22、是()A.浓硫酸能使蔗糖炭化，表现了浓硫酸的吸水性B.常温下，浓硫酸与Cu反应放出SO2C.浓硫酸可用来干燥NH3、H2等气体D.常温下，浓硫酸可用铁罐储运答案D解析浓硫酸使蔗糖炭化体现的是浓硫酸的脱水性而不是吸水性，A项错误；浓硫酸与铜的反应需在加热的条件下进行，B项错误；浓硫酸作为干燥剂，不能干燥碱性气体，NH3为碱性气体，C项错误；常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化，D项正确。8.用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是()A.上下移动中铜丝可控制SO2的量B.中选用品红溶液验证SO2的生成C.中选用NaOH溶液吸收多余的SO2D.为确认CuSO

23、4生成，向中加水，观察颜色答案D解析因为中含有大量浓硫酸，所以应该冷却后把中溶液倒入盛有水的烧杯中，D错误。9.下列关于浓硫酸和稀硫酸的叙述中正确的是()A.都能做干燥剂B.都具有一定的氧化性C.加热时都能与铜发生反应D.在常温下都能用铁制容器贮存答案B解析A中浓硫酸具有吸水性，可做干燥剂；C中浓硫酸在加热时可与铜发生反应，稀硫酸与铜不反应；D中由于浓硫酸有强氧化性，常温下铁在浓硫酸中发生钝化，所以可以用铁制容器贮存浓硫酸，稀硫酸与铁可发生反应；B中浓硫酸有强氧化性，稀硫酸表现弱氧化性。10.一定量Cu粉与浓硫酸共热产生SO2气体体积为2.24L(标准状况)，则下列情况不可能的是()A.加入铜

24、的质量为6.4gB.加入浓硫酸中溶质为0.2molC.加入铜的质量大于6.4gD.加入浓硫酸中含溶质多于0.2mol答案B解析Cu与浓硫酸共热时发生反应：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，当生成标准状况下2.24LSO2(0.1mol)时，反应消耗0.1molCu(6.4g)，消耗0.2molH2SO4，由于反应中有H2O生成，浓硫酸浓度不断降低，当变为稀硫酸时不再与Cu反应，故实验中m(Cu)6.4g，n(H2SO4)0.2mol，B错误。11.已知ZnH2SO4(稀)=ZnSO4H2、Zn2H2SO4(浓)=ZnSO4SO22H2O，下列说法不正确的是 ()A.浓硫酸和稀硫

25、酸均有氧化性，所以硫酸是氧化性酸B.过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2C.Zn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4D.不管是浓硫酸还是稀硫酸，若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等，则生成气体的物质的量相等答案A解析从反应方程式知浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，但稀硫酸不是氧化性酸，A错；过量的Zn在浓H2SO4中反应先生成SO2，硫酸变稀后生成H2，B正确；Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中，有1molH2SO4被还原时分别生成1molSO2和1molH2，D正确。12.如图是硫酸试剂标签上的部分内容，据此下列说法正确的是()硫酸化学纯 CP 500 mL化学式：H2SO4相对分子质量：98

26、密度：1.84 gcm3质量分数：98%A.该硫酸试剂的物质的量浓度为18.4molL1B.该硫酸与等体积的水混合所得溶液的质量分数小于49%C.50mL该H2SO4中加入足量的铜片并加热，被还原的H2SO4的物质的量为0.46molD.2.7gAl与足量的该硫酸反应可得到标准状况下的H23.36L答案A解析A项，c18.4molL1；B项，等体积水的质量小于浓H2SO4的质量，故混合所得溶液的质量分数大于49%；C项，由Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O可知，当0.05L18.4molL10.92mol的H2SO4完全参加反应时，被还原的H2SO4为0.46mol，由于反应后期

27、，H2SO4浓度减小，稀H2SO4与Cu不反应，则被还原H2SO4的物质的量小于0.46mol；D项，标准状况下，Al遇浓H2SO4“钝化”。13.SO2是常见的大气污染物，燃煤是产生SO2的主要原因。工业上有多种方法可以减少SO2的排放。(1)往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。该反应的化学方程式是_。(2)可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHSO3时，两种吸收液体积比V(Na2SO3)V(NaOH)_。NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶

28、液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是_。答案(1)2CaCO32SO2O22CaSO42CO2(2)12Ca2OHHSO=CaSO3H2O解析(1)根据题意，碳酸钙与二氧化硫、氧气在高温条件下反应生成硫酸钙，同时生成二氧化碳，所以反应的化学方程式为2CaCO32SO2O22CaSO42CO2。(2)假设生成的NaHSO3物质的量都为2mol，Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3，吸收的二氧化硫的物质的量为1mol，需1molNa2SO3；NaOHSO2=NaHSO3，吸收的二氧化硫的物质的量为2mol，需2molNaOH，假设Na2SO3溶液和NaOH溶液的物质的量浓度都为cmolL1，两种吸收液体积比V(Na2SO3)V(