专题4 硫、氮和可持续发展
硫酸的制备和性质
【目标导航】
知道工业生产硫酸的基本原理，
了解浓硫酸的特性和硫酸的应用以及硫酸生产过程中产生的废气对环境的污染
3.认识几种常见的硫酸盐及其用途。
【主干知识】
一、硫酸的工业制法
（1）古代： 。
目前工业：接触法制硫酸
（2）接触法制硫酸的生产阶段、典型设备、反应原理、归纳完成下表：
三阶段
第一阶段
第二阶段
第三阶段
三设备
三反应
二、硫酸的性质
（一）硫酸的物理性质
纯硫酸是无色油状的液体，沸点高，密度大，能与水以任意比互溶，溶解时放出大量的热。
（二）硫酸的化学性质
1、稀硫酸的性质：：酸的通性（H2SO4=2H+ + SO42-)
[学生活动]讨论并完成酸通性的反应有哪些?
(1)与能使紫色的石蕊试液
(2)能与碱发生酸碱中和反应生成 和
(3)能与碱性氧化物反应生成 和
(4)能与某些盐反应生成 和 （符合复分解反应条件）
(5)、能与H前的金属发生置换反应生成H2（写出Fe与稀硫酸反应的化学方程式，并标出反应前后元素化合价变化，制出氧化剂和还原剂）
2、浓硫酸的化学性质：
（1）探究实验1：CuSO4·5H2O粉末中加浓硫酸
（2)探究实验2： 在装有10g蔗糖的试管中加入浓硫酸
实验现象
结论
探究实验1
探究实验2
(3)与单质的反应
① 与金属的反应
探究实验3：将铜片放入试管中，然后加入浓硫酸，将产生的气体通入品红溶液中
这个反应的原理：
其中氧化剂是 ，还原剂是
铁和铝遇到浓硫酸会发生 现象。
②与非金属的反应
C与浓硫酸反应原理：
（三）、硫酸的用途
（1）制磷肥、氮肥等肥料，也可用于除锈，还可制实验价值较大的硫酸盐等；
（2）利用其吸水性，在实验室浓硫酸常用作 剂；
（3）利用浓硫酸的高沸点、难挥发性，常用作制取各种挥发性酸，如： 气体；
（4）利用其脱水性，常用作脱水剂。
三、巩固练习
1、一瓶浓盐酸及一瓶浓硫酸长期敞口放置，质量会如何变化？浓度如何变化？
2、硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：
A、强酸性B、难挥发性C、吸水性D、脱水性E、强氧化性
（1）实验室制SO2气体________;
（2）干燥H2、SO2等气体________;
（3）用铝槽车装运浓硫酸________;
（4）清洗镀件表面氧化物________;
（5）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，
后来又变黑________
3、如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？请同学们提出尽可能多的方案 （课后讨论）
硫酸的制备和性质
运河高等师范学校 章晓镜
教学目标：
(1)“知识与技能”目标：
①、通过复习回忆巩固稀、浓硫酸的共性：酸性；②、探究识记浓硫酸的物理性质；③、通过探究理解掌握浓硫酸的特性(吸水性、脱水性、强氧化性)；
(2)“过程与方法”目标：
①通过无机物性质的实验，培养学生分析问题和解决问题的能力；
②通过阅读、讨论和概括有关硫酸的知识，培养学生获取知识以及信息加工能力；掌握学习元素化合物知识的一般方法。
(3)“情感态度与价值观”目标
①通过硫酸的重要用途，认识硫酸在国民经济中的重要作用，以及与人们日常生活的密切联系，并激发学生学习化学的兴趣；
②通过多种多样的活动，培养学生的问题意识、探究意识和合作意识；
③通过实验探究活动，体验实验对认识和研究物质性质的重要作用，培养学生实事求是、创新的良好品质。
④培养学生树立正确的人生观，道德观。
教学重点及难点：
①硫酸的工业制法；
②浓硫酸的性质及用途
教学方法：
实验探究、小组讨论、设疑、习题巩固等
教学过程：
[引入]：（图片展示一）通过上一节课所学的知识展示两张风景图，告诉同学们享受大自然的美的心情是十分愉悦的，（图片展示二）可是有一天树叶不在绿，这时的我们是怎样的一种心情呢？什么导致我们环境变化的呢？（同学们回答酸雨）顺便提问酸雨的主要成分是什么？（硫酸）（图片展示三）可是这张图片展示的是我们生活、生产和科研中硫酸的应用，它是化学工业重要产品之一，在工农业生产、科学实验、和国防建设中具有十分广泛的用途。（投影展示1）有“化学工业之母”的名称。
[过渡]那硫酸是如何制取的呢？就是我们这节课所要学习的内容
[介绍]我们国家化学发展有着很悠久的历史，早在1000多年以前，就已采用加热胆矾或绿矾的方法来制取：
或，
[过渡]这种工业制取硫酸环境污染比较严重，另外制出的硫酸纯度较低，产生的气体有强烈的腐蚀性，因此随着生产力的发展，硫酸的工艺几经改进，目前工业上主要采取接触法制硫酸。
[课件展示与学生讨论]参照p90交流与讨论及图4-4硫酸制备流程了解接触法制硫酸的制备流程。完成下列问题：
制备过程中使用的主要设备有哪些？一共分几个阶段？
需要的原料有哪些？在几个重要的反应阶段的化学反应原理是什么？
【接触法制硫酸一共分有三个阶段：第一个阶段是二氧化硫的制取和净化阶段；第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成
生产原料：硫铁矿和空气
[课件展示]第一步: 沸腾炉（为什么叫沸腾炉）中的反应原理：
讲解进料方式，并强调黄铁矿加料时的状态是粉末状的，为什么呢？被净化后的炉气主要成分是二氧化硫、氧气和氮气。
[过渡]在常温的条件下，二氧化硫很难与氧气反应生成三氧化硫，在加热到400-500度时和催化剂的作用下很容易生成三氧化硫，
[课件展示]第二步，接触式的反应原理
反应原理：
（解释)热交换器的作用：热交换器中冷热气体的流向是相反的，冷的气体被预热，而热的气体被冷却，这种方式可以节约能源，在工业生产中被广泛使用。
[衔接过渡]从接触式出来的混合气体，通入吸收塔内，三氧化硫被吸收生成硫酸，该阶段被称为三氧化硫的吸收和硫酸的生成。
[课件展示]第三步，吸收塔的反应原理：
(解释)三氧化硫不用水吸收，而是用硫酸吸收，而且浓硫酸必须从塔顶喷下，其原因是：三氧化硫与水反应放出大量的热，用水吸收易形成酸雾，酸雾的形成不易三氧化硫的进一步吸收，反应速率变慢，且吸收不完全。硫酸从塔顶淋下，气流由下往上，流向相反充分接触，吸收更完全。
[过渡衔接]同学们，通过接触法制硫酸的学习我们了解了硫酸制取的原理，但是仍然存在一些问题，比如说环境污染问题，炉渣和尾气的处理（课件展示），比如说炉渣呢我们可以变费为宝（炼铁），二对于尾气我们可以用碱液吸收(用氨水）。】
[衔接过渡]通过接触法我们制得了硫酸，任何一个物质的应用都是由物质的性质决定的，对于硫酸的物理性质在初中时我们就以了解（物理性质：无色粘稠的油状液体，沸点338℃，不易挥发，98.3%的H2SO4密度1.84 g·cm－3，与水互溶，溶于水时放出大量热。）（展示课件）
那硫酸的化学性质有哪些呢？
在初中的时候我们学习了稀硫酸的性质：酸的通性（H2SO4=2H+ + SO42-)
[学生活动]讨论并完成酸通性的反应有哪些?（依据导学案完成）
与能使紫色的石蕊试液变红
2、能与碱发生酸碱中和反应生成 和
3、能与碱性氧化物反应生成 和
能与某些盐反应生成 和 （符合复分解反应的条件）
5、能与H前的金属发生置换反应生成H2
(课件展示）观看硫酸的几幅图片。
2003北京某某大学生用浓硫酸伤害动物园中大黑熊事件
2005年深圳某女士被浓硫酸毁容。（通过课件展示突出浓硫酸的化学性质与稀硫酸是不同的，如果使用不当就会带来一些严重的后果？
[过渡]浓硫酸中存在的主要是硫酸分子，因此浓硫酸具有一些独特的性质，有哪些呢？
[探究实验1]： CuSO4·5H2O粉末中加浓硫酸(要求同学们注意反应前后的颜色变化）
[学生回答]现象：蓝色粉末变白色
CuSO4·5H2O在浓硫酸作用下由蓝色变成白色。说明浓硫酸具有吸水性
[探究实验2]： 在装有10g蔗糖的试管中加入浓硫酸（注意：①搅拌过程中颜色的变化 （边做边问）；②注意体积的变化）
现象：颜色 白-棕-黑，体积膨胀，呈疏松海绵状；烧杯壁热
[设问]1、为什么蔗糖会变黑？2、为什么体积会膨胀？呈现海绵状的原因是什么?(浓硫酸的脱水性）
[解释]这个现象我们有称之为黑面包现象，它整个反应的过程中除了有脱水性外，还有吸水性，那呈现多孔状，又说明什么呢?我们先把这个问题放一放，再看一组探究实验。
[过渡]在做探究实验3之前，我们首先来复习一下初中我们所学的知识点：
Fe和Cu分别于稀硫酸反应，我们发现Fe能与稀硫酸反应，而铜不能，那铜能不能与浓硫酸反应呢？
[探究实验3]：将铜片放入试管中，然后加入浓硫酸，将产生的气体通入品红溶液中(简单介绍反应装置，在实验过程中要求同学们注意观察试管内溶液的颜色及品红溶液的颜色）
现象:品红溶液褪色（与铁和稀硫酸反应变化原理相比较，并分析其中化合价的变化，讨论）
反应原理:2H2SO4（浓） + Cu = CuSO4 + SO2 ↑+2H2O
（学生活动）要求同学们标出反应前后化合价变化，并指出氧化剂和还原剂，通过这个实验说明浓硫酸具有氧化性）。再次比较铁与稀硫酸反应和铜与浓硫酸反应中硫酸体现氧化性的元素不同，稀硫酸中时氢元素，而浓硫酸中是硫元素（由学生分析得到的结论）
[教师小结]因此我们得出了浓硫酸与稀硫酸氧化性不同，另外从铜与浓硫酸反应而不与稀硫酸反应就可以看出浓硫酸的氧化性强于稀硫酸。浓硫酸能与绝大部分金属发生氧化还原反应生成SO2 ，除铁和铝外（发生钝化）（图片展示），并举出工业上往往就是用铝槽和铁槽车来运送浓硫酸。
[过渡]除此之外，浓硫酸的强化性还体现在能与一些非金属单质反应，比如我们刚刚做的实验，“黑面包现象”。它之所以会出现多孔状？和有刺激性气味呢?同学们试着写出这个反应的化学反应原理。（学生活动）
[课件展示]与非金属的反应：2H2SO4 （浓） + C === 2SO2↑+ CO2↑+2H2O
同学们分析讨论这个反应中元素化合价变化的情况，指出氧化剂和还原剂，并再次展现黑面包现象，要求同学们说出为什么会出现膨胀?
[过渡]正是由于浓硫酸有着它本身的特点，从而决定了它在实际生产中有着广泛的用途。(再次展现第一张课件)(课件展示）观看硫酸的几幅图片。
2003北京某某大学生用浓硫酸伤害动物园中大黑熊事件
2005年深圳某女士被浓硫酸毁容。（教育同学们要合理正确地使用硫酸，否则就会带来严重的后果）
[过渡]我们这节课所学的浓硫酸只是含硫化合物其中一种，在我们实际生产和生活中还有一些化合物比较重要，那就是硫酸盐。（展示课件，稍作介绍）
[小结]给同学们2分钟的时间总结回顾本节课所学内容。
[课堂练习]1、一瓶浓盐酸及一瓶浓硫酸长期敞口放置，质量会如何变化？浓度如何变化？
2、硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：
A、强酸性B、难挥发性C、吸水性D、脱水性E、强氧化性
（1）实验室制SO2气体________;
（2）干燥H2、SO2等气体________;
（3）用铝槽车装运浓硫酸________;
（4）清洗镀件表面氧化物________;
（5）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红， 后来又变黑________
[课后讨论]1、如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？请同学们提出尽可能多的方案
2、如果有2mol的硫酸（浓硫酸溶液）与足量的铜反应能生成1mol的SO2气体吗？
[板书设计]
浓硫酸的制取和性质
制取
方法：接触法
反应原理：
二、浓硫酸的性质
1、物理性质
2、化学性质：
（1）吸水性
（2) 脱水性
(3) 强氧化性
课件28张PPT。化学工业之母：硫酸 硫酸的制备和性质专题四 第一单元 第二课时加热胆矾或绿矾：一、硫酸的制备一、硫酸的制备接触法制硫酸讨论：
1、接触法制硫酸一共有几个阶段？
2、每个阶段的反应原理是什么？沸 腾 炉接 触 室吸 收 塔净化冷 却沸腾炉炉气原料粉碎空气1）.造气—沸腾炉沸腾炉接触室沸腾炉<600C5000C4500C8500C5000C热交换器催化剂下一张（1）反应原理（2）设备：2） 接触氧化 -----接触室吸收塔热交换 5000C1500CH2SO4?接触法制取硫酸的反应原理：二、浓硫酸的性质1、物理性质
无色粘稠的油状液体，
沸点338℃，不易挥发，
98.3%的H2SO4密度1.84 g·cm－3，
与水互溶，溶于水时放出大量热。 知识回顾： 稀H2SO4的性质1、与能使指示剂变色（紫色的石蕊试液 ） 5、能与 发生置换反应生成H2变红H前的金属符合复分解反应的条件H2SO4=2H+ + SO42-这些可怕事件为什么和硫酸有关？
大学生硫酸伤熊事件硫酸烧伤事故硫酸烧伤事故2、化学性质探究实验1： CuSO4·5H2O粉末中加浓硫酸探究实验2：蔗糖中加浓硫酸注意加入浓硫酸前后颜色的变化注意观察：
1、颜色的变化？
2、试管内物质体积的变化？
3、试管壁温度的变化？CuSO4·5H2O
蓝色CuSO4
白色探究实验1： CuSO4·5H2O粉末中加浓硫酸现象：蓝色粉末变白色吸水性浓硫酸的保存：密封、干燥的条件用途：可用作干燥剂，干燥O2 、Cl 2 、CO2 、SO2、HCl 、H2等气体2、化学性质探究实验2：蔗糖中加浓硫酸现象：颜色 白-棕-黑
体积膨胀，呈疏松海绵状
试管壁热脱水性2、化学性质黑？蔗糖炭化膨胀？有气体生成探究实验3：将铜片放入试管中，然后加入浓硫酸，
将产生的气体通入品红溶液中现象:品红溶液褪色2、化学性质SO21）、与金属反应+6+4氧化剂：2、化学性质浓硫酸还原剂：Cu0+2强氧化性常温下， Fe 、Al在浓硫酸中会钝化2）、与非金属反应2、化学性质化合价升高氧化剂：浓硫酸还原剂：C强氧化性化合价降低 <2>氧化非金属 <1>氧化金属1、吸水性2、脱水性3、强氧化性浓硫酸的特性这些可怕事件为什么和硫酸有关？
大学生硫酸伤熊事件硫酸烧伤事故硫酸烧伤事故硫酸的用途：四、几种重要的硫酸盐1、硫酸钙：生石膏--CaSO4·2H2O
熟石膏---2CaSO4·H2O 2、硫酸钡：俗称“重晶石”、“钡餐”、
白色颜料······3、硫酸亚铁：FeSO4·7H2O 俗称“绿矾”（1）制做各种模型（2）医疗上用作石膏绷带（3）加在水泥中调节凝结时间
（1）是制造其他钡盐的原料；
（2）医疗上用硫酸钡作“钡餐”（1）医疗上用于生产防治缺铁性贫血的药剂；
（2）工业上用于生成铁系列净水剂和铁红颜料。1、一瓶浓盐酸及一瓶浓硫酸长期敞口放置，质量会如何变化？浓度如何变化？
2、硫酸在下列用途或反应中各表现的性质是：
A、强酸性 B、吸水性 C、脱水性 D、强氧化性
（1）实验室制SO2气体________;
（2）干燥H2、SO2等气体________;
（3）用铝槽车装运浓硫酸________;
（4）清洗镀件表面氧化物________;
（5）浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，
后来又变黑 浓盐酸质量减少，浓硫酸质量增加。浓度均减小。ABDAA、C、D[课后讨论] 1、如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？请同学们提出尽可能多的方案 。
2、如果有2mol的硫酸（浓硫酸溶液）与足量的铜反应能生成1mol的SO2气体吗？
