第一节 第2课时 硫酸和硫酸根离子的检验 (人教版高中化学 必修第二册 ).docx
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1、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.硫酸的工业制法接触法制硫酸分为三个阶段,填写下表:三阶段1.造气(生成SO2)2.接触氧化(生成SO3)3.SO3吸收(生成H2SO4)三原料硫黄或黄铁矿空气98.3%的浓硫酸三反应(均放热)SO2SO2或4FeS211O22Fe2O38SO22SO2O22SO3SO3H2O=H2SO4注意工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3,原因
2、是SO3与水反应放热,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无色黏稠状液体,密度比水大,能与水以任意比混合,沸点高,难挥发。(2)酸的通性H2SO4在水里很容易电离出H,具有酸性,能使紫色石蕊溶液显红色,请写出下列反应的离子方程式。和活泼金属(如Fe):Fe2H=Fe2H2;和金属氧化物(如MgO):MgO2H=Mg2H2O;和碱如Mg(OH)2:Mg(OH)22H=Mg22H2O;和盐(如Na2CO3):CO2H=CO2H2O。3.浓硫酸的特性实验室常用的浓硫酸质量分数为98.3%,密度为1.84 gcm3,比水大,且浓度越大密度越大。沸点高,难挥发,常温下比
3、较稳定。浓硫酸的三大特性:吸水性、脱水性和强氧化性。(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,故常用作干燥剂。(2)脱水性浓硫酸能把有机物中的氢和氧按水的组成比脱去。如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成黑色固体,并放出有刺激性气味的气体。(3)强氧化性实验操作实验现象a试管中铜丝表面变黑,有气泡生成;b试管中的溶液逐渐变为无色;c试管中的紫色石蕊溶液变红色;将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈蓝色实验结论Cu与浓硫酸能反应,在反应中,浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂强氧化性的表现:4.硫酸的用途(1)重要的化工原料,实验室必备的重要试剂。(2)工业上可用于制化肥
4、、农药、炸药、染料、盐类等。(3)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。5.几种常见的硫酸盐硫酸盐主要性质主要应用硫酸钙CaSO42H2O2CaSO4H2O生石膏 熟石膏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CuSO4CuSO45H2O(胆矾)白色 蓝色检验水的存在,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,即“钡餐”(1)可以用稀硫酸洗涤金属表面的氧化物()(2)浓硫酸有脱水性,因此可以用于干燥H2、CO2等气体()(3)浓硫酸能使蓝矾(CuSO45H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的脱水
5、性()(4)金属铜在常温下放入浓硫酸无现象,是浓硫酸把铜钝化了()(5)100 mL 18.0 molL1的浓硫酸和足量铜反应生成SO2的分子数目为0.9NA()(6)浓硫酸有强烈的吸水性,因此可以干燥SO2、H2S、HI、NH3等气体()(7)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。强酸性强氧化性高沸点、难挥发性脱水性吸水性(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
6、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_。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)解析(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性,氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸,利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4)常温下,浓硫酸和铝、铁反应,在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜,阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水,使之变成无水硫酸铜白色粉末。(6)浓硫酸具有强氧化性,而溴化
7、氢、碘化氢和硫化氢具有强还原性。(7)浓硫酸可使湿润的蓝色石蕊试纸先变红,利用了浓硫酸的酸性,后变黑是把氢原子和氧原子按照21脱去剩余碳,利用了浓硫酸的脱水性。2.(1)50 mL物质的量浓度为18 molL1的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应,被还原的硫酸_0.9 mol(填“大于”“等于”或“小于”,下同),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 molL1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 molL1,则下列叙述正确的是_(填字母)。A.气体A为S
8、O2和H2的混合物B.气体A中SO2和H2的体积比为41C.反应中共消耗Zn 97.5 gD.反应中共转移3 mol电子答案(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 L0.1 molL10.05 mol,参加反应的n(H2SO4)0.1 L18.5 molL10.05 mol1.8 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xy1.5,2xy1.8,解得x0.3,y1.2,所以
9、反应生成0.3 mol SO2和1.2 mol H2。(1)浓硫酸作干燥剂的注意点可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。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。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。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.
10、硫酸根离子检验的实验探究实验操作实验现象先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀溶解,且有气泡产生实验结论SO与Ba2反应生成不溶于稀盐酸的白色沉淀,离子方程式:SOBa2=BaSO4CO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白色沉淀,即可确定存在SO。(2)理论解释先加稀盐酸的目的是排除Ag、CO、SO等离子的干扰。再加入BaCl2溶液,若存在SO,发生反应的离子方程式为Ba2SO=BaSO4。3.SO检验应用粗盐除杂(1)若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、
11、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氯化钡溶液Ba2SO=BaSO4CaCl2碳酸钠溶液Ca2CO=CaCO3MgCl2烧碱溶液Mg22OH=Mg(OH)2(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:BaCl2溶液NaOH溶液Na2CO3溶液盐酸;NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液盐酸;BaCl2溶液Na2CO3溶液NaOH溶液盐酸。总结:为保障杂质离子完全除去,只要碳酸钠溶液在氯化钡溶液之后加入即可。(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
12、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CO,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的溶液中含有的阴离子是SO、CO还是OH、Cl,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
13、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,有白色沉淀生成答案方案二、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.如何设计实验证明在
14、空气中放置的Na2SO3晶体部分被氧化?提示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。(1)物质除杂和分离的基本原则不增(不引入新的杂质)。不减(不减少被提纯的物质)。易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。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除杂试剂要过量。后续试剂应能除去过量的前一试剂。尽可能将杂质转化为所需物质。除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。1.下列有关说法正确的是()A.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化,因此浓硫酸在常温下不能与铁、铝发生反应B.白纸上
15、滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的吸水性C.浓硫酸主要以H2SO4分子存在D.稀硫酸和浓硫酸性质完全相同答案C解析浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化发生了化学反应;浓硫酸主要以H2SO4分子存在,而稀硫酸中以H和SO存在,二者性质不同。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()炽热的木炭H2S气体Cu(加热条件下)FeONH3蔗糖CuSO45H2O铁、铝(常温下)A. B.C. D.答案A解析浓硫酸与炽热的木炭、H2S反应及Fe、Al(常温下)遇浓硫酸发生钝化,浓硫酸只表现氧化性;浓硫酸与NH3反应时只表现酸性;浓硫酸使蔗糖炭化,表现的是浓硫酸的脱水性;浓硫酸与CuSO45H2
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