《高三化学硫酸人教实验知识精讲.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学硫酸人教实验知识精讲.doc（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用心 爱心 专心 高三化学硫酸高三化学硫酸人教实验版人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 硫酸 1 硫酸工业 2 硫酸 二 复习重点和难点 1 掌握浓硫酸的性质 吸水性 脱水性和强氧化性 2 掌握稀硫酸的化学性质 3 掌握硫酸根离子的检验方法 4 掌握硫酸工业的化学反应原理 了解硫酸的用途及硫酸工业的生产设备与流程 三 教学过程 一 硫酸工业 硫酸是硫的重要化合物 硫酸是化学工业的基本原料 硫酸有重要的用途 硫酸的产 量是一个国家化学工业生产能力的标志之一 1 基本生产原理 1 以硫为原料制备二氧化硫 以硫为原料制备二氧化硫的化学方程式 S O2 SO2 以黄铁矿为原料制备二氧化
2、硫的化学方程式 分析 分析 以黄铁矿为原料制硫酸 生产中产生的废弃物太多 处理成本高 以硫为原料 制硫酸比以黄铁矿为原料制硫酸生产流程短 设备简单 三废治理量小 劳动生产率高 易于设备大型化 所以以黄铁矿为原料制硫酸的工艺逐步被淘汰 2 利用催化氧化将二氧化硫氧化为三氧化硫 2SO2 O2 催化剂 加热 2SO 分析 分析 该反应是可逆反应 二氧化硫和氧气不能全部转化为三氧化硫 该反应是放热 反应 温度越高 反应速率越大 二氧化硫的转化率越小 工业上常用 400 500 高温的 原因是在此温度下 催化剂活性强 反应速率快 可缩短到达平衡的时间 提高单位时间 内 SO3的产率 该反应的正反应是一
3、个气态物质计量数增大的反应 压强越大 反应速率 越大 二氧化硫的转化率越大 工业上选用常压的原因是常压下平衡混合气体中 SO3的体 积分数已达 91 若再加压 对设备动力系统要求高 成本高 加压已无实际意义 3 三氧化硫转化为硫酸 SO 3 H2O H2SO 4 分析 分析 三氧化硫与水反应 放出大量的热 用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾 酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收 吸收速度慢 且吸收不完全 为避免形成 酸雾影响吸收效率 实际生产中用 98 浓硫酸吸收三氧化硫 不用水或稀硫酸 2 生产过程 用心 爱心 专心 1 依据反应原理 工业上制硫酸主要分为三个过程 造气 催化氧化 吸收
4、2 为防止原料气中的杂质导致催化剂中毒 水蒸气腐蚀设备 原料气必须净化 干 燥 3 二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应 因此从催化反应室出来的气体 为三氧化硫 二氧化硫 氧气和氮气的混合气 在催化反应室中设置热交换器 热交换器 中冷热气体的流向是相反的 冷的气体 SO2 O2 N2 被预热 而热的气体 SO3 SO2 O2 N2 被冷却 这种方式能够节约能源 在工业生产中广泛采用 4 为增大三氧化硫的吸收效率要用到 98 浓硫酸 98 浓硫酸的流向是从塔顶淋下 三氧化硫气体的流向是由下往上 流向相反 充分接触 吸收更完全 5 吸收塔出来的气体主要是氧气 氮气和少量的二氧化硫 直接排入大
5、气会造成环 境污染 必须净化处理 3 三废处理 1 废气的处理 吸收塔出来的气体是氧气 氮气和少量的二氧化硫 直接排入大气 会造成环境污染 必须净化处理 通常用氨水吸收 SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 NH4 2SO3 H2SO4 NH4 2SO4 SO2 H2O 反应得到的 NH4 2SO4可作化肥 SO2继续用 于制硫酸 2 废水的处理 废水主要呈酸性 可用石灰乳中和 3 废渣的处理 以黄铁矿为原料制硫酸所排出的废渣经处理后含铁量高的可用于炼 铁 其它的可用于制水泥 砖头等 4 能量的充分利用 硫酸的生产过程中要消耗大量能量 发生的化学反应又放出大量热量 能量 而且后 者是前者
6、的 2 倍 因此 能充分利用反应放出的热量 不仅不需要由外界向硫酸厂供应能 量 而且还可以由硫酸厂向外界输出大量的能量 硫酸厂利用 废热 的措施有 在造气 设备旁设置 废热 锅炉 产生蒸汽来发电 在接触室中设置热交换器 利用 SO2氧化成 SO3时放出的热来预热反应物 SO2和 O2 使反应物达到适宜于反应的温度 归纳总结归纳总结 接触法制硫酸中几个重要的 三 1 三阶段 造气 催化氧化 吸收 2 三原料 硫磺 黄铁矿 空气 98 浓硫酸 3 三设备 造气设备 催化氧化室 吸收塔 4 三原理 逆流生产原理 热交换原理 循环生产原理 二 硫酸 1 稀硫酸的化学性质 1 跟酸碱指示剂作用 能使紫色
7、石蕊试液变红色 2 跟较活泼的金属反应 Fe 2H Fe2 H2 用心 爱心 专心 3 跟碱性氧化物反应 CuO 2H Cu2 H2O 4 跟碱反应 H OH H2O Ba2 SO42 2H 2OH BaSO4 2H2O Cu OH 2 2H Cu 2 2H2O 5 跟盐反应 Ba2 SO42 BaSO4 CO32 2H CO2 H2O 2 硫酸的物理性质 纯硫酸为无色粘稠状液体 比水重 能与水按任意比例互溶 沸点为 338 高沸点 难挥发 常见的浓硫酸质量分数为 98 3 密度为 1 84g mL 物质的量浓度为 18 4mol L 浓硫酸质量分数越大其对应的密度也越大 浓硫酸溶于水时放出大
8、量的热 稀释浓硫酸应 把浓硫酸沿器壁缓慢注入水中 并用玻璃棒不断搅拌以防暴沸发生意外 3 浓硫酸的特性 1 强氧化性 浓硫酸有强氧化性 包括还原性很弱的银在内的很多物质 都能在一 定条件下被浓硫酸氧化 硫酸之所以能有如此强的氧化性 一个原因是在高浓度下硫酸以 分子的形式存在 另一个原因是硫酸中含有非金属性较强且又呈最高价态 6 的硫元素 浓硫酸在作氧化剂时 主要是 6 价硫的原子得电子 被还原为含低价硫元素的物质 一般 不会有 1 价氢被还原 即一般不会生成氢气 浓硫酸在作氧化剂时 硫元素被还原的程度 是一个较复杂的问题 中学化学中常见的还原产物为 SO2 与金属反应 2H2SO4 浓 Cu
9、CuSO4 SO2 2H2O 分析 分析 反应中的氧化剂是 H2SO4 浓 还原剂是 Cu 反应中浓硫酸起氧化剂和酸的作 用 随着反应进行 浓硫酸的浓度会逐渐减小 由于铜与稀硫酸不能反应 则足量的铜与 一定量浓硫酸反应所产生二氧化硫的实际量会小于理论量 铁 铝在冷的浓硫酸中会产生 钝化 所以可以用铁制或铝制容器储存和运输浓硫酸 与非金属反应 热的浓硫酸可将碳 硫 磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸 本身被 还原为 SO2 在这类反应中浓硫酸只表现氧化性 2H2SO4 浓 C CO2 2SO2 2H2O 与化合物反应 浓硫酸能氧化 H2S HBr HI 等还原性化合物 因此实验室制取这
10、些气体时 不能选用 浓硫酸作为反应物或者作为干燥剂 H2SO4 浓 2 HBr Br2 SO2 2H2O 2 吸水性 浓硫酸吸收物质中的水蒸气或结晶水 可用作干燥剂 但一般不能干燥碱性和还原性 气体 3 脱水性 浓硫酸将某些化合物中的氢 氧按 2 1 原子个数比脱去 浓硫酸可用作有机反应的催 化剂和脱水剂 归纳总结归纳总结 1 1 硫酸和有机反应 1 制乙醚 用心 爱心 专心 2 制乙烯 3 制乙酸乙酯 OHHCOOCCHOHCHCHCOOHCH 2523233 浓硫酸 4 制硝基苯 5 乙酸乙酯的水解 6 蔗糖的水解 7 淀粉的水解 8 纤维素的水解 9 制苯磺酸 归纳总结归纳总结 2 2
11、浓硫酸和稀硫酸的比较 1 成分不同 浓硫酸以硫酸分子为主有少量的离子 稀硫酸中不存在硫酸分子 只存在 H 和 SO42 2 密度不同 浓度越大 密度越大 用以判断铅蓄电池是否在工作状态或是否充电 完全 3 性质不同 浓硫酸具有强酸性 强氧化性 S 6 吸水性 脱水性 稀硫酸只具 有强酸性和弱氧化性 H 如浓硫酸在加热时可与铜反应 但稀硫酸不能与铜反应 4 硫酸根离子的检验 1 原理 Ba2 SO42 BaSO4 2 步骤 先加稀盐酸无沉淀产生 排除 CO32 SO32 Ag 的干扰 再加 BaCl2溶 液 有白色沉淀产生 注意此处不用硝酸酸化也不能用盐酸酸化的 Ba NO3 2 溶液 以防 止
12、 SO32 被氧化成 SO42 而造成干扰 待测液澄清液白色沉淀 说明待测液中含有 SO42 离子 用心 爱心 专心 典型例题典型例题 例 1 等量镁铝混合粉末分别与下列 4 种过量的溶液充分反应 放出氢气最多的是 A 2mol L 1H2SO4溶液B 18 mol L 1H2SO4溶液 C 6 mol L 1KOH 溶液D 3 mol L 1HNO3溶液 分析 分析 本题主要考查镁 铝性质的区别和氧化性酸 浓硫酸 硝酸 和非氧化性酸 稀硫酸 的区别 侧重考查审题能力 因浓硫酸和硝酸和铁 铝反应都不放出氢气 排 除了 B D 在稀硫酸和氢氧化钾都过量的情况下 因只有铝和氢氧化钾反应而镁不能 所
13、 以等量的镁 铝合金跟足量的稀硫酸和氢氧化钾反应时前者放出的氢气多 答案 A 例 2 下表中 对陈述 I 的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是 选项陈述 I陈述 判断 A 工业生产硫酸用水吸收 SO3SO3可与水反应I 对 对 有 B Cl2和 SO2混合后可用于漂 白纸浆 Cl2和 SO2都有较好的漂白作用I 对 错 无 C 金属钠具有强还原性高压钠灯发出透雾性强的光I 对 对 无 D 石墨常用作电解池的电极 石墨的化学性质稳定且导电性 好 I 对 对 有 分析 分析 本题考查了一些常见的化学基础知识 侧重考查的是基础知识的掌握情况和分 析问题的能力 工业生产中用浓硫酸吸收三氧化
14、硫而不是用水 A 错 当氯气和二氧化硫 混合时由于氯气将二氧化硫氧化而失去漂白作用 B 错 高压钠灯发出的黄色的光和钠的 强还原性没有关系 答案 CD 例 3 浓硫酸和 2mol L 的稀硫酸 在实验室中敞口放置 它们的质量和放置天数的关系 如下图 分析 a b 曲线变化的原因是 A a 升华 b 冷凝 B a 挥发 b 吸水 C a 蒸发 b 潮解 D a 冷凝 b 吸水 分析 分析 本题是对识图能力 实验观察能力等的综合性考查 侧重于考查的是分析判断 能力 本题首先对图象作认真分析 浓稀硫酸在空气中长时间放置时发生的变化分别是 稀硫酸中的水将不断挥发 溶液的质量减轻 浓硫酸具有吸水性吸收空
15、气中的水蒸气 质 用心 爱心 专心 量增重 不难分析出 B 正确 答案 B 例 4 某工厂用接触法制硫酸的过程中 已知进入接触室中的气体体积组成是 SO2占 8 N2占 81 O2占 11 反应后总体积变为原来的 96 5 则 SO2转化为 SO3的百分 率是 体积均在相同状况下测定 A 63 8 B 74 5 C 87 5 D 93 4 分析 分析 设原有混合气体为 100 个体积 反应后剩余 96 5 个体积 且原有 SO2为 8 个体 积 设反应掉 SO2 x 个体积 根据反应式 2SO2 O22SO3 V 3 2 X 100 96 5 得关系式 2 1 X 100 96 5 解得 x
16、7 则 SO2转化为 SO3的百分率为 7 8 0 875 故选 C 例 5 已知硫酸溶液的质量分数越大 其溶液的密度越大 将 3x 与 x 的两种硫酸溶液 等体积混合后 溶液的质量分数 A 大于 2x B 小于 2x C 等于 2x D 无法确定 分析 分析 设 3x 的硫酸密度为 x 的硫酸溶液密度为 两者体积均为 VL 则混合后 溶液的质量分数为 因为 所以 因此 即 故选 A 例 6 如图所示 小试管内壁盛有约 3 mL 饱和 CuSO4溶液 与锥形瓶连接的 U 型细管内 盛有少量水 为便于观察 预先染成红色 沿小试管的内壁小心地慢慢倒入约 3mL 浓硫酸 静置片刻 不可观察到的现象有 A 小试管内液体分成两层 上层蓝色 下层无色 B U 型细管内左边液面下降 右边液面升高 C 有少量固体析出 D 以上现象都没有 无明显变化 分析 分析 本题考查浓硫酸的强吸水性和脱水性 及吸水时的热效应 浓硫酸的密度大于 用心 爱心 专心 CuSO4饱和溶液 沿试管内壁小心倒入时 可分层且浓硫酸在下层 浓硫酸具有强吸水性和 脱水性 使饱和 CuSO4溶液中析出白色 CuSO4固体粉末 浓硫酸吸
