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1、高三化学硫酸人教实验版【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硫的化学方程式：分析：以黄铁矿为原料制硫酸，生产中产生的废
2、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2SO2O22SO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400500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
3、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：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（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。（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
4、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
5、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
6、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】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：能使紫色石蕊试液变红色。（2）跟较活泼的金属反应：Fe+2H+ Fe2+H2（3）跟碱性氧化物反应：CuO2H+Cu2+H2O（4）跟碱反应：H+OHH2O Ba2+SO42
7、+2H+2OH=BaSO4+2H2OCu（OH）22H+Cu 2+2H2O（5）跟盐反应：Ba2+SO42BaSO4CO32+2H+CO2+H2O2、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
8、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 CuSO4SO22H2O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
9、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 CO22SO22H2O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 Br2SO22H2O（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。
10、浓硫酸可用作有机反应的催化剂和脱水剂。【归纳总结1】硫酸和有机反应（1）制乙醚：（2）制乙烯： （3）制乙酸乙酯：（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2】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
11、、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）【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、2molL1H2SO4溶液B、18 molL1H2SO4溶液 C、6 molL1KOH溶液D、3 molL1HNO3溶液分析：本题主要考查镁、铝性质的区别和氧化性酸（浓硫酸、硝
12、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BCl2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
13、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：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
14、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气中的水蒸气，质量增重，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：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：2SO2O22SO3 V=（32）X （10096.5）得关系式：2：1=X：（10096.5）解得x
15、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：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
