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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2课时 硫酸 硫酸盐
硫酸是化学工业最重要的产品之一,它的用途极广
思考:以硫单质为原料,设计制备H2SO4的转化路线,并写出相应化学方程式。
单质
氧化物
含氧酸
盐
+6
物质类别
S
0
-2
+2
+4
SO2
SO3
H2SO3
H2SO4
SO42-
SO32-
H2S
氢化物
硫元素的价类二维图
化合价
工业制硫酸
S(FeS2)—SO2—H2SO3 —H2SO4
S(FeS2)—SO2——SO3 —H2SO4
工业制硫酸
硫酸
物理性质
无色
油状液体
高
难挥发
比水大
与水任意比混溶, 稀释时释放大量热
1.颜色:
2.状态:
3.沸点:
4.密度:
5.水溶性:
思考:稀释浓硫酸时应该如何操作
应将浓硫酸沿烧杯壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
硫酸
化学性质
酸性
思考与讨论:硫酸具有酸的哪些共同性质?请举例写出相关反应的离子方程式?
硫酸在水中电离产生氢离子,具有酸性
①使指示剂变色:
②与活泼金属反应放出氢气:
③与碱发生中和反应:
④与碱性氧化物反应:
⑤与某些盐反应:
使紫色石蕊试液变红
Fe+ 2H+ = Fe2++H2↑
2H++ CuO = Cu2++ H2O
2H++ CO32- = H2O + CO2↑
H++ OH - = H2O
浓硫酸
单质
氧化物
含氧酸
盐
+6
化合价
物质类别
S
0
-2
+2
+4
SO2
SO3
H2SO3
H2SO4
SO42-
SO32-
H2S
氢化物
硫元素的价类二维图
思考:实验室用金属与酸反应制取氢气时,往往用稀硫酸,为什么不用浓硫酸?
2.浓硫酸中核心元素S为+6价,
处于最高价,猜测具有强氧化性。
1.浓硫酸除了具有酸的通性外,
还具有一些特殊的性质。
稀硫酸:H2SO4=2H++SO42-
浓硫酸:主要以H2SO4分子为主,
不完全电离
浓硫酸
三大特性
吸水性
指浓硫酸具有吸收游离水的性质
(1) 游离水包括: 结晶水、水蒸气;
(2) 吸水放热
(3) 干燥剂可干燥
不能干燥碱性气体:氨气
吸水性---可作干燥剂
浓硫酸
三大特性
蔗糖(C12H22O11)变黑
放出刺激性气味气体体积膨胀
放出热量
黑面包实验
浓硫酸
三大特性
蔗糖变黑
放出热量
现象:
产生气体
本质:
脱水性
吸水性
强氧化性
黑面包实验
浓硫酸
三大特性
脱水性
原理:
指浓硫酸能将某些有机物中的H、O原子的组成比(2:1脱去, 使其炭化的性质。
浓硫酸
三大特性
强氧化性
思考:设计实验检验反应产物?
(1) 与非金属单质反应
(例如与C反应)
浓硫酸
三大特性
检验H2O→
检验SO2气体→
除SO2气体→
检验SO2气
体是否除尽 →
检验CO2气体
变蓝
品红
酸性高锰酸钾溶液
品红
澄清石灰水
无水CuSO4
变浑浊
无现象
褪色
褪色
酸性高锰酸钾溶液
紫色未完全褪去
强氧化性
浓硫酸
三大特性
强氧化性
在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2 mL浓硫酸,塞好橡胶塞,使铜丝与浓硫酸接触。加热,将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中,观察实验现象。向外拉铜丝,终止反应。冷却后,将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另二支试管里,观察溶液的颜色。
实验5-3
浓硫酸
三大特性
强氧化性
试管中铜丝表面有气泡逸出
试管中的品红溶液逐渐变为无色
试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红
将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色
实验现象
实验结论
三大特性
强氧化性
(1)通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止。
(2)浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2,以防止污染环境。
回顾刚才的实验,可抽动的铜丝有什么作用?浸有碱液的棉花团有什么作用?
(1) 上述方程式中,谁是氧化剂,谁是还原剂?
(2)实验室用金属和酸反应制取氢气时,往往用稀硫酸、而不用浓硫酸,这是为什么?
(3)浓硫酸能和金属反应,为什么可用铝罐车和铁罐车来运输浓硫酸?
常温下浓硫酸使金属表面形成致密氧化膜,从而阻止酸和金属继续反应
浓硫酸
浓硫酸
三大特性
强氧化性
(2) 与金属单质反应
(例如与Cu反应)
(3)与还原性化合物反应,如H2S、HBr等(浓硫酸不能干燥H2S、HBr)
浓硫酸
三大特性
强氧化性
③与还原性化合物反应,如H2S、HBr等(浓硫酸不能干燥H2S、HBr)
硫酸盐
定义:硫酸盐,是由硫酸根离子(SO42-)与其他金属离子(或铵根)组成的化合物
硫酸盐
(1)硫酸钙:自然界中的硫酸钙以石膏矿的形式存在。有生石膏(CaSO4·2H2O)和熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固,转化为坚硬的生石膏。利用石膏的这一性质,人们常利用它制作各种模型和医疗上用的石膏绷带。在水泥生产中,可用石膏调节水泥的凝固时间。
(2)硫酸钡:天然的硫酸钡称为重晶石,它是制取其他钡盐的重要原料。硫酸钡不容易被X射线透过,在医疗上可用作检查肠胃的内服药剂,俗称“钡餐”。硫酸钡还可以用作白色颜料,并可做高档油漆、油墨、造纸、塑料、橡胶的原料及填充剂。
(3)硫酸铜:硫酸铜俗称胆矾,分子式CuSO4·5H2O。分子量为249.68。含水量36%。是无水硫酸铜吸水后形成的。胆矾是颜料、电池、杀虫剂、木材防腐(波尔多液)等方面的化工原料。
资料卡片
在三支试管中分别加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液,然后各滴入几滴BaCl2溶液,观察现象。再分别加入少量稀盐酸,振荡,观察现象。从这个实验中你能得出什么结论
实验5-4
检验硫酸根离子的方法:
先将溶液用盐酸酸化,然后加入BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则存在硫酸根离子
硫酸盐
硫酸
工业制备
酸的通性
浓硫酸的特性
能与酸碱指示剂作用、能与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应
1.吸水性:能吸收水(做干燥剂)
2.脱水性:按水的组成比脱去有机物(蔗糖、
棉花、纸屑等)中的氢原子和氧原子
3.强氧化性:
2H2SO4(浓)+C==CO2↑+2H2O+2SO2↑
△
2H2SO4(浓)+Cu==CuSO4+2H2O+SO2↑
△
物质类别
氧还角度
有无特性
研究元素化合物性质的角度
S(FeS2)—SO2—H2SO3 —H2SO4
S(FeS2)—SO2——SO3 —H2SO4
本课小结