4.1.2 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质 课件(共43张PPT)2023-2024学年高一化学苏教版必修一
文档属性
| 名称 | 4.1.2 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质 课件(共43张PPT)2023-2024学年高一化学苏教版必修一 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-07 21:21:40 | ||
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文档简介
(共43张PPT)
专题4
第一单元 第2课时 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质
素养 目标
1.知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用,培养学生证据推理与模型认知的核心素养。
2.熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性,增强学生宏观辨识与微观探析的能力。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
目录索引
基础落实·必备知识全过关
自主梳理
一、工业制备硫酸
1.工业上以硫铁矿为原料采用接触法制硫酸的主要设备及生产流程如图:
各进口或出口物质分别是A ( );B ;
C ;D 。
硫铁矿
FeS2
炉渣
二氧化硫、氧气
尾气
2.接触法制硫酸的三个步骤
三步骤 原料 设备 反应原理
造气 S或FeS2
接触氧化 O2
SO3的吸收 98.3%的浓硫酸
【微思考1】工业上为什么不用水吸收SO3,而是用浓硫酸来吸收
沸腾炉
4FeS2+11O2 8SO2+2Fe2O3
===
高温
接触室
2SO2+O2 2SO3
吸收塔
SO3+H2O===H2SO4
提示 为了防止SO3溶于水时反应放出大量热导致酸雾,降低吸收效率。
二、浓硫酸的性质及用途
1.浓硫酸的物理性质
实验室常用的浓硫酸质量分数为98.3%,沸点 ,密度比水 , 挥发,溶解时 ,因此稀释浓硫酸时,应将 沿着 缓慢地注入 中,并不断地搅拌。
在实验室使用时必须小心谨慎
高
大
难
放出大量的热
浓硫酸
玻璃棒
水
2.浓硫酸的三大特性
(1)吸水性
吸水性是指浓硫酸能够吸收空气或其他物质中的水分。这里的“水”可以是结晶水合物中的 ,也可以是混合气体中的 ,所以浓硫酸可作为干燥剂。
(2)脱水性
脱水性是指夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子。所以浓硫酸对有机物有强烈的腐蚀作用,可使有机物脱水炭化。
结晶水
水蒸气
(3)强氧化性
浓硫酸能与绝大部分的金属、部分非金属及某些化合物反应,在反应中浓硫酸作氧化剂。
①冷的浓硫酸使Fe、Al等金属表面生成 而钝化。
②活泼性在H以后的金属(Pt、Au除外)也能被浓硫酸所氧化,如Cu与浓硫酸可以发生反应。
③浓硫酸与非金属反应,写出C与浓硫酸反应的化学方程式:
,反应中浓硫酸体现的性质为 。
④能与其他还原性物质反应,如H2S、HI等。
在加热时表现出更强的氧化性
一层致密的氧化物薄膜
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
===
强氧化性
【微思考2】浓硫酸脱去了CuSO4·5H2O中的结晶水,体现了浓硫酸的什么性质
提示 吸水性。
3.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)利用浓硫酸的吸水性,常用作 剂。
(3)利用浓硫酸的高沸点、难挥发性,常用于制取各种挥发性酸,如_______ 气体。
(4)利用浓硫酸的脱水性,常用作 剂。
干燥
HCl
脱水
自我检测
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸不具有氧化性。( )
(2)浓硫酸有脱水性,所以可以作干燥剂。( )
(3)浓硫酸与稀硫酸都可以利用铁制容器贮存。( )
(4)浓硫酸与铜的反应只体现了浓硫酸的强氧化性。( )
(5)常温下,浓硫酸能使铝、铁钝化,说明浓硫酸与铝、铁不反应。( )
(6)浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体。( )
×
×
×
×
×
×
重难探究·能力素养全提升
探究一 接触法制备硫酸
情境探究
(1)含硫矿石使用前为何要粉碎
(2)接触室内使用热交换器的目的是什么
提示 矿石经粉碎可增大反应物间的接触面积,使反应更充分。
提示 目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体,冷却反应后生成的三氧化硫。
(3)二氧化硫和空气的混合气体在进入接触室之前为什么要净化
提示 硫铁矿中含有杂质,会与接触室中催化剂发生作用导致其失效。
知识归纳
工业制备硫酸的流程图
应用体验
1.在硫酸的工业制法中,下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是( )
A.硫铁矿燃烧前需要粉碎,这样易于向沸腾炉中投料
B.炉气进入接触室之前需要净化、干燥,因为炉气中的杂质易与SO2反应
C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂,这样可以使SO2全部转化为SO3
D.SO3的吸收一般用98.3%的浓硫酸,而不用水,因为用水吸收易形成酸雾,不利于SO3的吸收
D
解析 将硫铁矿石粉碎,能增大矿粒与空气的接触面积,使燃烧更快、更充分,同时提高硫铁矿的利用率,A不正确;净化的目的是防止杂质使催化剂失效,干燥的目的是防止水蒸气与SO2、SO3反应生成的酸腐蚀设备,B不正确;SO2转化为SO3的反应是可逆的,不可能完全转化为SO3,C不正确;D正确。
2.为了研究工业上制硫酸中吸收SO3应选用的物质,某实验小组仿照工业上制备硫酸的流程设计了下面的实验装置。
(1)根据上述设计,说明该实验的目的是 ;
写出在沸腾炉内发生反应的化学方程式: 。
(2)装置甲在本实验中的作用之一是 。
(3)反应中要求乙反应器内氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右,控制这一比例的实验现象是 ;
实验时发现,丁装置在反应过程中先出现气泡,不久就出现了白雾,而丙装置一直都没有任何现象。
据此得出的下列结论中正确的是 (填字母)。
A.浓硫酸不能吸收产生的气体
B.水与三氧化硫的反应是放热反应
C.浓硫酸吸收的效果比水好
D.水的吸收效果比浓硫酸好
(4)上述实验装置有合理的,也有不合理的。请就某一方面说说你对该实验装置的评价: 。
答案 (1)比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)干燥二氧化硫和氧气(或使SO2和O2充分混合或调节气体的流速)
(3)甲装置中,通氧气气体的导管口产生气泡的速率大约是通二氧化硫导管口的2倍 BC
(4)缺少尾气吸收装置等(合理答案均可)
解析 (1)该实验的目的是比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果,工业制硫酸,沸腾炉内发生反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2。
(2)装置甲的作用:①干燥二氧化硫和氧气;②使二氧化硫和氧气充分混合;③通过观察气泡,调节气体的流速。
规律方法 1.在沸腾炉中,将矿石粉碎成细矿粒的目的一是增大接触面积,加快燃烧的速率;二是使原料充分燃烧,提高原料的利用率。将矿石从上部投入,空气从下面充入的目的是增大反应物的接触面积,便于加快反应速率。
2.在接触室中,多余的气体再充入接触室中,是为了提高利用率。
3.在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3是因为SO3与水反应产生大量酸雾,形成酸雾不利于SO3的吸收,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,形成发烟硫酸,再用水稀释,效果更好。
探究二 浓硫酸的特性
情境探究
(1)实验探究
性质 实验操作 实验现象 实验结论
吸水性 蓝色晶体变成 色粉末 CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O,浓硫酸具有 性
白
吸水
性质 实验操作 实验现象 实验结论
脱水性 ①蔗糖逐渐变 ,体积 ,形成疏松多孔的海绵状的炭; ②品红溶液褪色 浓硫酸具有
性和
性,且能氧化碳单质,本身被还原
黑
膨胀
脱水
强氧化
性质 实验操作 实验现象 实验结论
强氧 化性 ①铜片慢慢溶解; ②铜片表面 ; ③品红溶液逐渐变为 色; ④把反应试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为 色 浓硫酸具有强氧化性,Cu和浓硫酸反应的化学方程式:
_____________________________________________
有气泡逸出
无
蓝
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+
SO2↑+2H2O
===
(2)作为常用的气体干燥剂之一,浓硫酸是否可以干燥所有的气体
(3)浓硫酸有强氧化性,常温下应如何储运浓硫酸
提示 (1)凡是不与浓硫酸反应的气体,都可以用浓硫酸干燥,如H2、CO、CO2、O2、N2、SO2、HCl等。(2)碱性气体不能用浓硫酸干燥,如NH3可以与H2SO4发生反应:2NH3+H2SO4=== (NH4)2SO4。(3)还原性气体不能用浓硫酸干燥,如H2S、HI、HBr等,它们可以被浓硫酸氧化。
提示 因常温下,浓硫酸能使Fe、Al“钝化”,故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。
(4)在浓硫酸与蔗糖的脱水实验中,为什么能闻到刺激性气味
(5)浓硫酸与足量的铜、锌反应的原理有何差异
提示 浓硫酸与生成的炭反应,生成了有刺激性气味的SO2气体。
提示 Cu与浓硫酸加热时发生反应,而稀硫酸与Cu加热时不反应;Zn与浓硫酸反应生成SO2气体,而与稀硫酸反应生成H2,即足量Zn与浓硫酸反应得到的为SO2与H2的混合气体。
知识归纳
1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别
浓硫酸吸水是把物质中含有的H2O分子或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比2∶1的形式脱去。所以,二者的本质区别是物质中有没有水分子。
浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分,因此浓硫酸常用作干燥剂。但是它不能用来干燥碱性气体(如NH3)和强还原性气体(如H2S)。
2.浓硫酸与稀硫酸的本质区别
(1)浓硫酸具有强氧化性,主要是构成酸根的中心原子 易获得电子,显示出与稀硫酸不同的强氧化性。而稀硫酸具有的氧化性是电离出的H+得到电子,如氧化较活泼的金属Zn、Fe等。
(2)浓硫酸溶于水放出大量的热,因此稀释浓硫酸时,应把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
3.浓硫酸特性的体现
(1)与金属的反应。
②较不活泼金属:金属+浓硫酸 高价态硫酸盐+SO2↑+H2O(体现强氧化性和酸性)
注意:反应条件为加热,浓硫酸的还原产物是SO2。
(2)与非金属反应:浓硫酸具有强氧化性,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
(3)与还原性物质反应:浓硫酸具有强氧化性,能将还原性物质(如H2S、HI)氧化(体现强氧化性)。
应用体验
1.利用如下实验研究浓硫酸的性质。
实验1:取2 g蔗糖放入大试管中,加2~3滴水,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,蔗糖变黑,同时将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中,观察到KMnO4溶液褪色。
实验2:将一小片铜放入试管中再加入3 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入品红溶液中,观察到品红溶液褪色。将反应后的混合物溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.“实验1”只可以说明浓硫酸具有吸水性和强氧化性
B.“实验1”中产生的气体直接通入澄清石灰水可检验是否含CO2
C.“实验2”可以说明浓硫酸具有强氧化性和酸性
D.“实验1”和“实验2”的现象都说明SO2具有漂白性
C
解析 “实验1”中蔗糖变黑,可以说明浓硫酸具有脱水性,故A错误;“实验1”中产生的气体含有CO2和SO2,需要先除去SO2再通入澄清石灰水检验是否含CO2,故B错误;“实验2”中铜片和浓硫酸反应生成SO2可以说明浓硫酸具有强氧化性,生成蓝色的铜盐说明有酸性,故C正确;“实验1”的现象说明SO2具有还原性,“实验2”的现象说明SO2具有漂白性,故D错误。
规律方法 浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律:
a.反应要加热,否则不反应。
b.还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
c.浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性;与非金属反应时,只表现强氧化性。
d.随着反应的进行,硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
2.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸反应的产物,下列有关说法不正确的是( )
A.品红溶液的作用是验证SO2的漂白性
B.试管②中盛放的试剂可以是NaOH溶液或Na2SO3溶液
C.停止反应后,立即向①中加水后溶液呈蓝色
D.该反应中浓硫酸既表现了强氧化性,又表现了酸性
C
解析 SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,所以品红溶液的作用是验证SO2的漂白性,A项正确;SO2为酸性气体,具有污染性,能与碱或Na2SO3溶液发生反应,可用NaOH溶液或Na2SO3溶液吸收多余的SO2,B项正确;因浓硫酸过量且反应后溶液温度高,停止反应后,立即向①中加水,会使溶液剧烈沸腾而溅出,导致安全事故,C项错误;浓硫酸和Cu反应生成CuSO4、SO2和水,生成CuSO4体现了浓硫酸的酸性,生成SO2体现了浓硫酸的强氧化性,D项正确。
3.在实验探究课上,同学们积极思考,共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性,其中在理论上可行的是( )
A.①②③④ B.①③④
C.①②④ D.②③
A
解析 浓硫酸吸水放热,温度计温度升高,能够证明浓硫酸的吸水性,①正确;浓硫酸吸水,胆矾失去结晶水,变为白色的无水硫酸铜固体,能够证明浓硫酸的吸水性,②正确;浓硫酸吸水,饱和硝酸钾溶液中析出晶体硝酸钾,能证明浓硫酸的吸水性,③正确;浓硫酸吸水,试管中的水减少,能证明浓硫酸具有吸水性,④正确;A项正确。
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
1.[2023河北邢台名校联盟高一月考]在下图的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是( )
A.苹果块会干瘪
B.胆矾晶体表面有白斑
C.小试管内有晶体析出
D.pH试纸变红
D
解析 A、B、C项中浓硫酸体现吸水性,D项中浓硫酸体现脱水性,使pH试纸变黑。
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2
3
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2.浓硫酸有许多重要的性质,在与含有少量水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是( )
A.酸性 B.脱水性
C.强氧化性 D.吸水性
A
解析 浓硫酸吸水,蔗糖(C12H22O11)在浓硫酸作用下脱水,生成碳单质和水(实验后蔗糖会变黑,黑的物质就是炭颗粒),这一过程表现了浓硫酸的吸水性和脱水性;浓硫酸吸水产生的大量热使浓硫酸和C发生反应生成CO2和SO2,这一过程表现了浓硫酸的强氧化性,整个过程没有表现酸性,A项正确。
1
2
3
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3.下列事实与原因(括号中)对应关系正确的是( )
A.在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(浓硫酸具有难挥发性)
B.向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象,再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀(样品溶液中含有 )
C.蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)
D.浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)
B
1
2
3
4
解析 在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性;向样品溶液中加入稀盐酸,没有任何现象,说明一定没有Ag+,再加入少量BaCl2溶液,生成白色沉淀,此时溶液为酸性,而BaSO4既不溶于水也不溶于酸,则白色沉淀为BaSO4,说明样品溶液中含有 ;蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性;浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的酸性。
1
2
3
4
4.在硫酸工业生产中,SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的,吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是( )
A.从①处通入SO3,整个吸收操作采取逆流的形式
B.从②处喷下98.3%的硫酸,瓷环的作用是增大接触面积
C.从③处导出的气体只含有少量SO2,可直接排入大气
D.从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸
C
解析 首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的,即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下,而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触,吸收效果好。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有反应的O2和少量SO2,直接排入大气会污染环境,所以应用吸收剂吸收或循环使用。
本 课 结 束
专题4
第一单元 第2课时 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质
素养 目标
1.知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用,培养学生证据推理与模型认知的核心素养。
2.熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性,增强学生宏观辨识与微观探析的能力。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
目录索引
基础落实·必备知识全过关
自主梳理
一、工业制备硫酸
1.工业上以硫铁矿为原料采用接触法制硫酸的主要设备及生产流程如图:
各进口或出口物质分别是A ( );B ;
C ;D 。
硫铁矿
FeS2
炉渣
二氧化硫、氧气
尾气
2.接触法制硫酸的三个步骤
三步骤 原料 设备 反应原理
造气 S或FeS2
接触氧化 O2
SO3的吸收 98.3%的浓硫酸
【微思考1】工业上为什么不用水吸收SO3,而是用浓硫酸来吸收
沸腾炉
4FeS2+11O2 8SO2+2Fe2O3
===
高温
接触室
2SO2+O2 2SO3
吸收塔
SO3+H2O===H2SO4
提示 为了防止SO3溶于水时反应放出大量热导致酸雾,降低吸收效率。
二、浓硫酸的性质及用途
1.浓硫酸的物理性质
实验室常用的浓硫酸质量分数为98.3%,沸点 ,密度比水 , 挥发,溶解时 ,因此稀释浓硫酸时,应将 沿着 缓慢地注入 中,并不断地搅拌。
在实验室使用时必须小心谨慎
高
大
难
放出大量的热
浓硫酸
玻璃棒
水
2.浓硫酸的三大特性
(1)吸水性
吸水性是指浓硫酸能够吸收空气或其他物质中的水分。这里的“水”可以是结晶水合物中的 ,也可以是混合气体中的 ,所以浓硫酸可作为干燥剂。
(2)脱水性
脱水性是指夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子。所以浓硫酸对有机物有强烈的腐蚀作用,可使有机物脱水炭化。
结晶水
水蒸气
(3)强氧化性
浓硫酸能与绝大部分的金属、部分非金属及某些化合物反应,在反应中浓硫酸作氧化剂。
①冷的浓硫酸使Fe、Al等金属表面生成 而钝化。
②活泼性在H以后的金属(Pt、Au除外)也能被浓硫酸所氧化,如Cu与浓硫酸可以发生反应。
③浓硫酸与非金属反应,写出C与浓硫酸反应的化学方程式:
,反应中浓硫酸体现的性质为 。
④能与其他还原性物质反应,如H2S、HI等。
在加热时表现出更强的氧化性
一层致密的氧化物薄膜
C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
===
强氧化性
【微思考2】浓硫酸脱去了CuSO4·5H2O中的结晶水,体现了浓硫酸的什么性质
提示 吸水性。
3.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)利用浓硫酸的吸水性,常用作 剂。
(3)利用浓硫酸的高沸点、难挥发性,常用于制取各种挥发性酸,如_______ 气体。
(4)利用浓硫酸的脱水性,常用作 剂。
干燥
HCl
脱水
自我检测
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸不具有氧化性。( )
(2)浓硫酸有脱水性,所以可以作干燥剂。( )
(3)浓硫酸与稀硫酸都可以利用铁制容器贮存。( )
(4)浓硫酸与铜的反应只体现了浓硫酸的强氧化性。( )
(5)常温下,浓硫酸能使铝、铁钝化,说明浓硫酸与铝、铁不反应。( )
(6)浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体。( )
×
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重难探究·能力素养全提升
探究一 接触法制备硫酸
情境探究
(1)含硫矿石使用前为何要粉碎
(2)接触室内使用热交换器的目的是什么
提示 矿石经粉碎可增大反应物间的接触面积,使反应更充分。
提示 目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体,冷却反应后生成的三氧化硫。
(3)二氧化硫和空气的混合气体在进入接触室之前为什么要净化
提示 硫铁矿中含有杂质,会与接触室中催化剂发生作用导致其失效。
知识归纳
工业制备硫酸的流程图
应用体验
1.在硫酸的工业制法中,下列措施以及采取这些措施的原因分析都正确的是( )
A.硫铁矿燃烧前需要粉碎,这样易于向沸腾炉中投料
B.炉气进入接触室之前需要净化、干燥,因为炉气中的杂质易与SO2反应
C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂,这样可以使SO2全部转化为SO3
D.SO3的吸收一般用98.3%的浓硫酸,而不用水,因为用水吸收易形成酸雾,不利于SO3的吸收
D
解析 将硫铁矿石粉碎,能增大矿粒与空气的接触面积,使燃烧更快、更充分,同时提高硫铁矿的利用率,A不正确;净化的目的是防止杂质使催化剂失效,干燥的目的是防止水蒸气与SO2、SO3反应生成的酸腐蚀设备,B不正确;SO2转化为SO3的反应是可逆的,不可能完全转化为SO3,C不正确;D正确。
2.为了研究工业上制硫酸中吸收SO3应选用的物质,某实验小组仿照工业上制备硫酸的流程设计了下面的实验装置。
(1)根据上述设计,说明该实验的目的是 ;
写出在沸腾炉内发生反应的化学方程式: 。
(2)装置甲在本实验中的作用之一是 。
(3)反应中要求乙反应器内氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右,控制这一比例的实验现象是 ;
实验时发现,丁装置在反应过程中先出现气泡,不久就出现了白雾,而丙装置一直都没有任何现象。
据此得出的下列结论中正确的是 (填字母)。
A.浓硫酸不能吸收产生的气体
B.水与三氧化硫的反应是放热反应
C.浓硫酸吸收的效果比水好
D.水的吸收效果比浓硫酸好
(4)上述实验装置有合理的,也有不合理的。请就某一方面说说你对该实验装置的评价: 。
答案 (1)比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)干燥二氧化硫和氧气(或使SO2和O2充分混合或调节气体的流速)
(3)甲装置中,通氧气气体的导管口产生气泡的速率大约是通二氧化硫导管口的2倍 BC
(4)缺少尾气吸收装置等(合理答案均可)
解析 (1)该实验的目的是比较浓硫酸和水吸收三氧化硫的效果,工业制硫酸,沸腾炉内发生反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2。
(2)装置甲的作用:①干燥二氧化硫和氧气;②使二氧化硫和氧气充分混合;③通过观察气泡,调节气体的流速。
规律方法 1.在沸腾炉中,将矿石粉碎成细矿粒的目的一是增大接触面积,加快燃烧的速率;二是使原料充分燃烧,提高原料的利用率。将矿石从上部投入,空气从下面充入的目的是增大反应物的接触面积,便于加快反应速率。
2.在接触室中,多余的气体再充入接触室中,是为了提高利用率。
3.在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3是因为SO3与水反应产生大量酸雾,形成酸雾不利于SO3的吸收,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,形成发烟硫酸,再用水稀释,效果更好。
探究二 浓硫酸的特性
情境探究
(1)实验探究
性质 实验操作 实验现象 实验结论
吸水性 蓝色晶体变成 色粉末 CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O,浓硫酸具有 性
白
吸水
性质 实验操作 实验现象 实验结论
脱水性 ①蔗糖逐渐变 ,体积 ,形成疏松多孔的海绵状的炭; ②品红溶液褪色 浓硫酸具有
性和
性,且能氧化碳单质,本身被还原
黑
膨胀
脱水
强氧化
性质 实验操作 实验现象 实验结论
强氧 化性 ①铜片慢慢溶解; ②铜片表面 ; ③品红溶液逐渐变为 色; ④把反应试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为 色 浓硫酸具有强氧化性,Cu和浓硫酸反应的化学方程式:
_____________________________________________
有气泡逸出
无
蓝
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+
SO2↑+2H2O
===
(2)作为常用的气体干燥剂之一,浓硫酸是否可以干燥所有的气体
(3)浓硫酸有强氧化性,常温下应如何储运浓硫酸
提示 (1)凡是不与浓硫酸反应的气体,都可以用浓硫酸干燥,如H2、CO、CO2、O2、N2、SO2、HCl等。(2)碱性气体不能用浓硫酸干燥,如NH3可以与H2SO4发生反应:2NH3+H2SO4=== (NH4)2SO4。(3)还原性气体不能用浓硫酸干燥,如H2S、HI、HBr等,它们可以被浓硫酸氧化。
提示 因常温下,浓硫酸能使Fe、Al“钝化”,故可用铝槽(或铁罐)车储运浓硫酸。
(4)在浓硫酸与蔗糖的脱水实验中,为什么能闻到刺激性气味
(5)浓硫酸与足量的铜、锌反应的原理有何差异
提示 浓硫酸与生成的炭反应,生成了有刺激性气味的SO2气体。
提示 Cu与浓硫酸加热时发生反应,而稀硫酸与Cu加热时不反应;Zn与浓硫酸反应生成SO2气体,而与稀硫酸反应生成H2,即足量Zn与浓硫酸反应得到的为SO2与H2的混合气体。
知识归纳
1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别
浓硫酸吸水是把物质中含有的H2O分子或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比2∶1的形式脱去。所以,二者的本质区别是物质中有没有水分子。
浓硫酸能够吸收空气中的水分和其他物质表面的水分,因此浓硫酸常用作干燥剂。但是它不能用来干燥碱性气体(如NH3)和强还原性气体(如H2S)。
2.浓硫酸与稀硫酸的本质区别
(1)浓硫酸具有强氧化性,主要是构成酸根的中心原子 易获得电子,显示出与稀硫酸不同的强氧化性。而稀硫酸具有的氧化性是电离出的H+得到电子,如氧化较活泼的金属Zn、Fe等。
(2)浓硫酸溶于水放出大量的热,因此稀释浓硫酸时,应把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
3.浓硫酸特性的体现
(1)与金属的反应。
②较不活泼金属:金属+浓硫酸 高价态硫酸盐+SO2↑+H2O(体现强氧化性和酸性)
注意:反应条件为加热,浓硫酸的还原产物是SO2。
(2)与非金属反应:浓硫酸具有强氧化性,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
(3)与还原性物质反应:浓硫酸具有强氧化性,能将还原性物质(如H2S、HI)氧化(体现强氧化性)。
应用体验
1.利用如下实验研究浓硫酸的性质。
实验1:取2 g蔗糖放入大试管中,加2~3滴水,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,蔗糖变黑,同时将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中,观察到KMnO4溶液褪色。
实验2:将一小片铜放入试管中再加入3 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入品红溶液中,观察到品红溶液褪色。将反应后的混合物溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.“实验1”只可以说明浓硫酸具有吸水性和强氧化性
B.“实验1”中产生的气体直接通入澄清石灰水可检验是否含CO2
C.“实验2”可以说明浓硫酸具有强氧化性和酸性
D.“实验1”和“实验2”的现象都说明SO2具有漂白性
C
解析 “实验1”中蔗糖变黑,可以说明浓硫酸具有脱水性,故A错误;“实验1”中产生的气体含有CO2和SO2,需要先除去SO2再通入澄清石灰水检验是否含CO2,故B错误;“实验2”中铜片和浓硫酸反应生成SO2可以说明浓硫酸具有强氧化性,生成蓝色的铜盐说明有酸性,故C正确;“实验1”的现象说明SO2具有还原性,“实验2”的现象说明SO2具有漂白性,故D错误。
规律方法 浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律:
a.反应要加热,否则不反应。
b.还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
c.浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性;与非金属反应时,只表现强氧化性。
d.随着反应的进行,硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
2.用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸反应的产物,下列有关说法不正确的是( )
A.品红溶液的作用是验证SO2的漂白性
B.试管②中盛放的试剂可以是NaOH溶液或Na2SO3溶液
C.停止反应后,立即向①中加水后溶液呈蓝色
D.该反应中浓硫酸既表现了强氧化性,又表现了酸性
C
解析 SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色,所以品红溶液的作用是验证SO2的漂白性,A项正确;SO2为酸性气体,具有污染性,能与碱或Na2SO3溶液发生反应,可用NaOH溶液或Na2SO3溶液吸收多余的SO2,B项正确;因浓硫酸过量且反应后溶液温度高,停止反应后,立即向①中加水,会使溶液剧烈沸腾而溅出,导致安全事故,C项错误;浓硫酸和Cu反应生成CuSO4、SO2和水,生成CuSO4体现了浓硫酸的酸性,生成SO2体现了浓硫酸的强氧化性,D项正确。
3.在实验探究课上,同学们积极思考,共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性,其中在理论上可行的是( )
A.①②③④ B.①③④
C.①②④ D.②③
A
解析 浓硫酸吸水放热,温度计温度升高,能够证明浓硫酸的吸水性,①正确;浓硫酸吸水,胆矾失去结晶水,变为白色的无水硫酸铜固体,能够证明浓硫酸的吸水性,②正确;浓硫酸吸水,饱和硝酸钾溶液中析出晶体硝酸钾,能证明浓硫酸的吸水性,③正确;浓硫酸吸水,试管中的水减少,能证明浓硫酸具有吸水性,④正确;A项正确。
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1.[2023河北邢台名校联盟高一月考]在下图的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是( )
A.苹果块会干瘪
B.胆矾晶体表面有白斑
C.小试管内有晶体析出
D.pH试纸变红
D
解析 A、B、C项中浓硫酸体现吸水性,D项中浓硫酸体现脱水性,使pH试纸变黑。
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2.浓硫酸有许多重要的性质,在与含有少量水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是( )
A.酸性 B.脱水性
C.强氧化性 D.吸水性
A
解析 浓硫酸吸水,蔗糖(C12H22O11)在浓硫酸作用下脱水,生成碳单质和水(实验后蔗糖会变黑,黑的物质就是炭颗粒),这一过程表现了浓硫酸的吸水性和脱水性;浓硫酸吸水产生的大量热使浓硫酸和C发生反应生成CO2和SO2,这一过程表现了浓硫酸的强氧化性,整个过程没有表现酸性,A项正确。
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3.下列事实与原因(括号中)对应关系正确的是( )
A.在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(浓硫酸具有难挥发性)
B.向某样品溶液中先滴加过量的稀盐酸无现象,再滴加BaCl2溶液后出现白色沉淀(样品溶液中含有 )
C.蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(浓硫酸具有吸水性)
D.浓硫酸可与铜反应(只显示浓硫酸的强氧化性)
B
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解析 在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大是因为浓硫酸的吸水性;向样品溶液中加入稀盐酸,没有任何现象,说明一定没有Ag+,再加入少量BaCl2溶液,生成白色沉淀,此时溶液为酸性,而BaSO4既不溶于水也不溶于酸,则白色沉淀为BaSO4,说明样品溶液中含有 ;蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成主要是利用了浓硫酸的脱水性;浓硫酸与金属铜的反应中既表现浓硫酸的强氧化性又显示浓硫酸的酸性。
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4.在硫酸工业生产中,SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的,吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是( )
A.从①处通入SO3,整个吸收操作采取逆流的形式
B.从②处喷下98.3%的硫酸,瓷环的作用是增大接触面积
C.从③处导出的气体只含有少量SO2,可直接排入大气
D.从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸
C
解析 首先明确该装置(设备)在吸收SO3过程中是采用逆流原理进行吸收的,即98.3%的硫酸是从吸收塔顶喷下,而SO3是从吸收塔底部通入的。这样有利于气、液的充分接触,吸收效果好。从吸收塔上部导出的气体是N2、没有反应的O2和少量SO2,直接排入大气会污染环境,所以应用吸收剂吸收或循环使用。
本 课 结 束