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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第一节 硫及其化合物
第1课时 硫和二氧化硫 硫酸
【课程标准】
1.掌握SO2的化学性质及检验方法;学会设计实验验证SO2的还原性及漂白性。
2.掌握浓硫酸的三大特性,理解浓硫酸与稀硫酸性质的不同。
3.了解二氧化硫及硫酸的用途。
【素养目标】
1.通过物质分类、实验探究、证据推理等,能依据实验目的,对二氧化硫在水中的溶解性、还原性与漂白性以及浓硫酸相关性质进行探讨,敢于质疑,勇于创新等,在体验学习的过程中培养创新精神。 (科学探究与创新意识)
2.根据浓硫酸与稀硫酸性质的不同,能从量变导致质变方面分析物质的化学变化与性质,揭示各类变化的特征和规律。 (变化观念与平衡思想)
课前自主学习
学习任务一 硫
任务驱动:
硫在中国古代被列为重要的药材,在中国古代第一部药物学专著《神农本草经》中记载着“石硫黄能化金银铜铁,奇物”。这说明当时已经知晓硫能与铜、铁等金属直接作用而生成金属硫化物。除了能与金属反应之外,硫单质还有哪些性质呢
1.硫元素
(1)“位——构——性”
硫元素 位置 原子结构 示意图 非金属性 主要化合价
第___周期 ____族 比氧___ 0、-2、
+4、+6
(2)存在形式:以游离态和化合态形式存在。
三
ⅥA
弱
2.硫的物理性质
俗名 颜色 状态 溶解性
硫黄 黄色 _____ 难溶于___,微溶于_____,
易溶于____
固体
水
酒精
CS2
(1)氧化性。
(2)还原性。
硫在空气中燃烧,产生_______火焰;在纯氧中燃烧,产生_______火焰,燃烧产物为
SO2,化学方程式为_____________。
(3)硫与碱反应:硫与热碱液反应生成金属硫化物和亚硫酸盐。
如3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O,该反应中硫体现_______和_______。
淡蓝色
蓝紫色
S+O2 SO2
氧化性
还原性
学习任务二 二氧化硫
任务驱动:
二氧化硫是中国允许使用的还原性漂白剂,二氧化硫的漂白原理是什么
1.二氧化硫的物理性质及毒性
颜色 状态 气味 密度 溶解性 毒性
_____ _____ ___________ 比空气___ _________ _____
无色
气体
刺激性气味
大
易溶于水
有毒
2.二氧化硫的化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性:
①与少量NaOH溶液反应:
SO2+NaOH NaHSO3,
与足量NaOH溶液反应:____________________________;
②与H2O反应:__________________;
③与CaO反应:____________________;
可逆反应:在_________下,既能向正反应方向进行,_____又能向逆反应方向进行
的反应,叫可逆反应。
SO2+2NaOH==== Na2SO3+H2O
SO2+H2O H2SO3
CaO+SO2 ====CaSO3
同一条件
同时
(2)具有还原性,能被Cl2、Br2、I2、FeCl3、H2O2、KMnO4等氧化剂氧化。
(3)具有弱氧化性:
与H2S反应:______________________。
(4)具有漂白性:
使品红溶液_____(原理:SO2+有色物质 无色物质 有色物质+SO2)。
3.二氧化硫的用途
漂白纸浆、毛、丝等;用于杀菌消毒等。
SO2+2H2S====3S+2H2O
褪色
【情境·思考】某同学发现夏天爷爷买的白草帽,用了一段时间后变黄了,通过询问身边的人了解到草帽是用“硫黄熏”过的,你是否认可该说法 白草帽变黄的原因是什么
提示:“硫黄熏”这个说法不准确,漂白的原理是利用硫黄在加热条件下与氧气反应生成SO2,SO2具有漂白性将草帽漂白,并非硫黄直接作用;SO2与有色物质结合生成无色物质,在受热(太阳光照射)等条件下分解放出SO2,又会恢复原色。
学习任务三 硫酸
任务驱动:
硫酸是重要的基础化工原料之一,是化学工业中最重要的产品,号称“工业之母”。
工业上是如何制备硫酸的
1.硫酸的工业生产包含三个步骤
(1)造气阶段:硫黄(或黄铁矿FeS2)在沸腾炉中燃烧,化学方程式为4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2;
(2)接触氧化阶段:SO2在_______内被催化氧化:__________________;
(3)吸收和生成阶段:SO3在_______被吸收:
________________________________________。
接触室
2SO2+O2 2SO3
吸收塔
SO3+H2O====H2SO4(用98.3%的浓硫酸吸收)
2.硫酸的物理性质
浓硫酸是无色_____液体,沸点___,难_____,___________;浓硫酸溶解时可放出大
量的热。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
3.浓硫酸的特性
浓硫酸中主要是___________,因而浓硫酸具有一些特殊的性质。
(1)吸水性:利用浓硫酸的吸水性,其常用作_____剂,但不能干燥碱性气体和还原性
气体,如NH3、HI、H2S。
(2)脱水性:浓硫酸能够将有机物里的氢和氧按原子个数_____的比例脱去。
油状
高
挥发
极易溶于水
H2SO4分子
干燥
2︰1
(3)强氧化性:
①常温下,铁、铝遇浓硫酸发生“钝化”。
原因:_________________________________。
所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。
②能氧化不活泼的金属,如与Cu反应的化学方程式为
____________________________________。
③能氧化非金属单质,如与木炭反应的化学方程式为
___________________________________。
金属表面形成了致密的氧化物保护层
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,实验室必备的重要试剂。
(2)工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
【做一做】下列分别体现了硫酸的什么性质
(1)用浓硫酸和蔗糖做“黑面包”实验,体现了浓硫酸具有_________________。
(2)浓硫酸可以用来干燥H2、CO2等气体,体现了浓硫酸具有_______。
(3)铜与浓硫酸在加热条件下可以反应产生SO2,体现了浓硫酸具有
_______________。
(4)常温下,浓硫酸能用铁制容器盛放,体现了浓硫酸具有_________。
脱水性和强氧化性
吸水性
强氧化性与酸性
强氧化性
课堂合作探究
【问题探究】
1.装置B中的实验现象是什么 说明SO2具有什么性质
提示:品红溶液褪色,说明SO2具有漂白性。
2.装置C中的实验现象是什么 说明SO2具有什么性质
提示:酸性KMnO4溶液的紫红色褪去,说明SO2具有还原性。
3.装置D中NaOH溶液的作用是什么 写出反应的离子方程式。
提示:吸收多余的SO2,以防污染环境。SO2+2OH- S+H2O。
注意:不能用澄清石灰水鉴别SO2和CO2,原因是二者都能使澄清石灰水变浑浊。
注意:只用酸性KMnO4溶液除去SO2并检验是否除尽亦可,但最好再用品红溶液检验SO2是否除尽。
【问题探究】
1.浓硫酸有强氧化性,常温下应如何贮运浓硫酸
提示:因常温下,浓硫酸能使Fe、Al“钝化”,故可用铝槽(或铁罐)车贮运浓硫酸。
2.硫酸泄漏处的杂草变黑,并泛起黑色泡沫,这是什么原因
提示:浓硫酸具有脱水性,使杂草中的有机物脱水变黑。浓硫酸具有强氧化性,
能与碳发生氧化还原反应,生成CO2、SO2等气体,故产生黑色泡沫。
3.浓硫酸是难挥发性强酸,为什么“空气中弥漫着浓烈刺鼻的味道”
提示:浓硫酸具有强氧化性,与碳反应被还原为二氧化硫,二氧化硫具有刺激性气味。
4.消防员用碱石灰处理泄漏浓硫酸的依据是什么 能否用高压水枪对槽罐车进行处理,为什么
提示:碱石灰可与硫酸反应生成盐和水,可减轻硫酸的腐蚀。不能用高压水枪对槽罐车进行处理,这是因为浓硫酸稀释时放出大量的热,且罐体的成分是Fe或Al,能与稀硫酸反应产生H2,易引起爆炸。