第五章　第一节　第2课时　硫酸和硫酸根离子的检验 学案（含答案）

第2课时　硫酸和硫酸根离子的检验
[核心素养发展目标]　1.能从物质类别和硫元素化合价的角度认识硫酸的性质，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。2.通过实验探究浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性，学会硫酸根离子的检验方法，强化“科学探究与创新意识”。
一、硫酸
1．硫酸的工业制法
硫酸是重要的化工原料，可用于生产________________________________________________、
________、________、染料和盐类等，工业上一般以________或其他____________(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。
①制气：燃烧硫黄：_______________________________________________________________，
煅烧黄铁矿：____________________________________________________________________；
②氧化：________________________________________________________________________；
③吸收：________________________________________________________________________。
特别提醒　工业上常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3，因为SO3与H2O剧烈反应放热，易产生酸雾，影响SO3的吸收。
2．硫酸的性质
(1)物理性质
纯净的硫酸是________色黏稠状液体，密度比水__________(实验室通常用的浓H2SO4的质量分数为98.3%，密度为1.84 g·cm－3)，能与水以任意比混合，沸点______，难挥发。
(2)稀硫酸的酸性
硫酸在水里很容易电离出______________，具有________的通性，能使石蕊溶液变红，还能与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应。
写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式。
①活泼金属Fe：_________________________________________________________________；
②金属氧化物CuO：_____________________________________________________________；
③碱Mg(OH)2：__________________________________________________________________；
④盐BaCO3：____________________________________________________________________。
(3)浓硫酸的特性
①吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水，故常用作________。
②脱水性
浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等________中的氢元素和氧元素按____________脱去。
如向蔗糖中加入浓硫酸时，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成____________固体，并放出________________气味的气体。
③强氧化性
浓硫酸具有很强的氧化性，能氧化大多数金属单质和部分非金属单质。
如浓硫酸与铜反应
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面______，有________生成； b试管中的溶液逐渐变为________； 将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液呈________
实验结论 在加热条件下，Cu与浓硫酸反应，化学方程式为___________________ ________________________________________________________________________________________。在该反应中，浓硫酸是____________，铜是__________
总结：
3．几种常见的硫酸盐
硫酸盐 主要性质 主要应用
硫酸钙 制作模型和医疗用的石膏绷带，调节水泥的硬化速率
硫酸铜 CuSO4· (胆矾) 检验水的_______，与石灰乳混合制备波尔多液
硫酸钡 又称重晶石，不溶于水和酸，且不易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂，俗称“ ”
(1)浓H2SO4与浓盐酸敞口露置在空气中浓度都会减小(　　)
(2)Fe、Al常温下遇浓H2SO4钝化，因此可以用铁槽车或铝槽车运输浓H2SO4(　　)
(3)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓H2SO4不能干燥SO2(　　)
(4)浓H2SO4有强烈的吸水性，因此可以干燥SO2、H2S、HI、NH3等气体(　　)
(5)蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中，主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性(　　)
1．下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的序号分别填在横线上。
①强酸性　②强氧化性　③高沸点、难挥发性　④脱水性　⑤吸水性
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体________。
(2)用磷矿物(主要成分是磷酸钙)和硫酸反应制磷酸________。
(3)浓硫酸干燥氢气、氧气、氯气、二氧化硫等气体__________。
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸____________。
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末____________。
(6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体________。
(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑________________。
2．(1)50 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应，被还原的硫酸______(填“大于”“等于”或“小于”，下同)0.45 mol，消耗铜的物质的量 ________0.45 mol。原因是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L－1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 33.6 L (标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液的c(H＋)＝0.1 mol·L－1，则下列叙述正确的是______(填字母)。
A．气体A为SO2和H2的混合物
B．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
C．反应中共消耗Zn 97.5 g
D．反应中共转移3 mol电子
(1)浓硫酸作干燥剂的注意点
①可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。
②不可干燥的气体：碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。
(2)浓硫酸和金属反应的规律
①浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。
②浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，就不再与不活泼金属反应。
③浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时，开始浓硫酸表现其强氧化性，产生二氧化硫气体；当浓硫酸变为稀硫酸时，则产生的气体为氢气。
二、硫酸根离子的检验
1．实验探究：SO的检验
实验操作
实验现象 先________________，加入稀盐酸后____________ __________________________________________________________________ 先________________，加入稀盐酸后________ ____________________________________________________________ 先___________________ ____________________，加入稀盐酸后_________ __________________________________________
离子方程式 _________________________________________________________________ ____________________________________________________________ ______________________________________________________________；
实验结论 SO与Ba2＋反应生成不溶于稀盐酸的___________ CO与Ba2＋反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸
2.检验SO的正确操作及解释
(1)待测液无明显现象出现________沉淀，即可确定存在SO。
(2)理论解释
①先加稀盐酸的目的是排除____________、________、________等离子的干扰(注：必须用稀盐酸酸化，不能用稀HNO3，其氧化性可将SO氧化成SO)。
②再加入BaCl2溶液，若存在SO，发生反应的离子方程式为___________________________。
3．SO检验的应用——粗盐除杂
(1)若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2)，将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表：
杂质 加入的试剂 离子方程式
硫酸盐
CaCl2
MgCl2
(2)试剂加入的顺序
为使杂质离子完全除去，通常加入试剂及顺序有如下三种：
①BaCl2溶液→__________→__________→盐酸；
②NaOH溶液→__________→__________→盐酸；
③__________→__________→__________→盐酸。
总结：为保障杂质离子完全除去，只要____________在__________之后加入即可。
(1)取少量试样溶液，加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则溶液中一定含有SO(　　)
(2)取少量试样溶液，先加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加稀HNO3，沉淀不溶解，则溶液中一定含有SO(　　)
(3)取少量试样溶液，先加入稀硫酸，无现象，再加入BaCl2，有白色沉淀生成，则溶液中一定含有SO(　　)
(4)为除去粗盐水中少量的Ca2＋，可向溶液中加入过量的K2CO3溶液，然后过滤(　　)
(5)为除去粗盐中的Mg2＋、Ca2＋、SO，可依次加入稍过量的NaOH、BaCl2、Na2CO3溶液，过滤后加入稀盐酸调节溶液为中性(　　)
1．为检验某种阳离子为Na＋的溶液中是否含有SO、CO、OH－、Cl－及其他阴离子，下列设计的方案合理的是___________________________________________________________。
方案一，检验CO：向待测液中加入足量的稀盐酸产生气泡，将气体通入澄清石灰水中有白色沉淀生成
方案二，检验SO：先向待测液中加入稀盐酸至溶液呈酸性，未见沉淀或气体生成，再加入BaCl2溶液出现白色沉淀
方案三，检验OH－：向待测液中加入石蕊溶液，溶液变蓝色
方案四，检验Cl－：向待测溶液中依次加入稀盐酸和AgNO3溶液，有白色沉淀生成
2．如何设计实验证明在空气中放置的Na2SO3晶体部分被氧化？
(1)物质除杂和分离的基本原则
①不增(不引入新的杂质)。
②不减(不减少被提纯的物质)。
③易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。
④易复原(被提纯的物质易复原)。
(2)物质除杂和分离注意的问题
①除杂试剂要过量。
②后续试剂应能除去过量的前一试剂。
③尽可能将杂质转化为所需物质。
④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
1．硫酸能在金星的上层大气中找到，离星球表面约45～70公里的硫酸云层覆盖整个金星表面。下列叙述正确的是(　　)
A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B．浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋S3SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2SO4，是因为浓H2SO4的强氧化性使铁、铝钝化
D．把足量铜粉投入只含2 mol H2SO4的浓硫酸中并加热，得到气体的体积在标准状况下为22.4 L
2．浓硫酸与下列物质作用时，既表现氧化性，又表现酸性的是(　　)
①炽热的木炭　②H2S气体　③Cu(加热条件下)　④FeO　⑤NH3　⑥蔗糖　⑦CuSO4·5H2O　⑧铁、铝(常温下)
A．③④ B．①②⑤⑧
C．①②③④⑦ D．⑥⑦
3．(2022·湖南绥宁县第一中学高一期中)向盛有某盐溶液的试管中滴入几滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X)，再向试管中加入足量盐酸并充分振荡，静置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有关说法正确的是(　　)
A．X可能是BaSO3
B．X是BaCO3
C．Y与X的成分不可能相同
D．该盐溶液中一定含有SO
4．某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况，用如图所示装置进行有关实验。
回答下列问题：
(1)装置A中发生反应的化学方程式为_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸有一种液体，这种液体是________________，其作用是_______________________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是储存多余的气体。当装置D中有明显的现象后，关闭K并移去酒精灯，但由于余热的作用，装置A中仍有气体产生，此时装置B中现象是_____________________
_______________________________________________________________________________，
B中应盛放的液体是__________(填字母)。
A．水　　　　 　　 B．酸性KMnO4溶液
C．浓溴水 D．饱和NaHSO3溶液
(4)实验中，取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L－1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完全，发现圆底烧瓶中还有铜片剩余，该小组同学根据所学的化学知识认为还有一定量的H2SO4剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是______________________________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的圆底烧瓶中存在余酸的是________(填字母)。
A．铁粉 B．BaCl2溶液
C．银粉 D．NaHCO3溶液
第2课时　硫酸和硫酸根离子的检验
一、
1．化肥　农药　炸药　硫黄　含硫矿物　SO2　SO3　①S＋O2SO2　4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　②2SO2＋O22SO3　③SO3＋H2O===H2SO4
2．(1)无　大　高　(2)氢离子　酸　①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　②CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O　③Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O　④2H＋＋SO＋BaCO3===BaSO4＋H2O＋CO2↑　(3)①干燥剂　②有机物　水的组成比　黑色　有刺激性　③变黑　气泡　无色　蓝色　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　氧化剂　还原剂　Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O　钝化　致密　氧化膜　C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　HBr、HI、H2S
3．2CaSO4·H2O　存在　钡餐
正误判断
(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
应用体验
1．(1)③　(2)①　(3)⑤　(4)②　(5)⑤　(6)②　(7)①④
2．(1)小于　小于　随着反应的进行，浓硫酸变稀，稀硫酸不与铜反应　(2)ACD
解析　(2)生成气体的物质的量为＝1.5 mol，剩余硫酸的物质的量为×1 L×0.1 mol·L－1＝0.05 mol，参加反应的n(H2SO4)＝0.1 L×18.5 mol·L－1－0.05 mol＝1.8 mol，浓硫酸与锌反应生成SO2，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，稀硫酸与锌反应生成H2，设反应生成x mol SO2，y mol H2，依据反应化学方程式可得x＋y＝1.5,2x＋y＝1.8，解得x＝0.3，y＝1.2，所以反应生成0.3 mol SO2和1.2 mol H2。
二、
1．生成白色沉淀　沉淀不溶解　生成白色沉淀　沉淀不溶解
生成白色沉淀　沉淀溶解，且有气泡产生　Ba2＋＋SO===BaSO4↓　Ba2＋＋SO===BaSO4↓　Ba2＋＋CO===BaCO3↓　BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑　白色BaSO4沉淀
2．(1)白色　(2)①Ag＋　CO　SO　②Ba2＋＋SO===BaSO4↓
3．(1)氯化钡溶液　Ba2＋＋SO===BaSO4↓　碳酸钠溶液　Ca2＋＋CO===CaCO3↓　烧碱溶液　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓　(2)①NaOH溶液　Na2CO3溶液　②BaCl2溶液　Na2CO3溶液　③BaCl2溶液　Na2CO3溶液　NaOH溶液　Na2CO3溶液　BaCl2溶液
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
深度思考
1．方案二、方案三
解析　与稀盐酸反应的离子不一定是CO，还可能是HCO或SO等，故方案一不合理；先在待测液中加入稀盐酸，可排除CO、SO及Ag＋等的干扰，再用BaCl2溶液检验SO的存在，故方案二合理；溶液中若有OH－，OH－会使石蕊溶液变成蓝色，故方案三合理；AgNO3溶液和稀盐酸混合就有白色浑浊出现，不能证明原溶液中含有Cl－，故方案四不合理。
2．取适量晶体于洁净的试管中，加入足量的稀盐酸溶解，产生刺激性气味的气体，再向所得溶液中滴加氯化钡溶液有白色沉淀产生，证明Na2SO3晶体部分被氧化。
随堂演练　知识落实
1．C　2.A
3．A　[若X是BaSO3，加入足量盐酸，NO在酸性条件下具有强氧化性，会将BaSO3氧化成BaSO4，溶液中仍有沉淀，故选A；若X是BaCO3，加入足量盐酸，发生反应：BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑，溶液中没有沉淀，故不选B；若X是BaSO4，加入足量盐酸，沉淀不溶解，所以沉淀Y还是BaSO4，故不选C；该盐溶液中若含有SO，沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4，该盐溶液中不一定含有SO，故不选D。]
4．(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)氢氧化钠溶液(其他合理答案均可)　吸收多余的SO2，防止污染空气
(3)试剂瓶中液面下降，而长颈漏斗中液面上升　D
(4)①反应过程中H2SO4被消耗，浓硫酸逐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应　②AD