（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點(diǎn)18 硫酸的制備和性質(zhì)學(xué)案.docx

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考點(diǎn)18　硫酸的制備和性質(zhì) 知識(shí)條目 必考要求 加試要求 1.硫酸的工業(yè)生產(chǎn) a b 2.濃硫酸的特性(吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性) a b 3.幾種重要的硫酸鹽及其用途 a 一、硫酸的工業(yè)生產(chǎn) 工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖： 包含三個(gè)步驟： 1．造氣階段：硫黃(或含硫礦石如FeS2)在沸騰爐中燃燒，化學(xué)方程式為4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2； 2．接觸氧化階段：SO2在接觸室內(nèi)被催化氧化：2SO2＋O22SO3； 3．吸收和生成階段：SO3在吸收塔被吸收：SO3＋H2O===H2SO4(用98.3%濃硫酸吸收)。 二、硫酸的性質(zhì) 1．物理性質(zhì)：無色油狀液體，沸點(diǎn)高，難揮發(fā)，極易溶于水；濃硫酸溶解時(shí)可放出大量的熱。 2．稀H2SO4的性質(zhì)：硫酸是強(qiáng)電解質(zhì)，在水溶液中發(fā)生電離的方程式為H2SO4===2H＋＋SO，具有酸的通性，能與金屬單質(zhì)、堿性氧化物、堿、鹽等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 3．濃H2SO4的特性：濃H2SO4中主要是H2SO4分子，因而濃H2SO4具有一些特殊的性質(zhì)。 (1)吸水性：利用濃H2SO4的吸水性，其常用作干燥劑，但不能干燥堿性氣體和還原性氣體，如NH3、HI、H2S。 (2)脫水性：濃H2SO4能夠?qū)⒂袡C(jī)物里的氫、氧元素按原子個(gè)數(shù)2︰1的比例脫去，如濃硫酸使糖類、蛋白質(zhì)脫水炭化。 (3)強(qiáng)氧化性： ①常溫下，鐵、鋁遇濃H2SO4發(fā)生“鈍化”。原因：金屬表面形成了致密的氧化物保護(hù)層。所以常溫下可用鋁槽車裝運(yùn)濃硫酸。 ②能氧化不活潑的金屬，如與Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 ③能氧化非金屬單質(zhì)，如與C反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 三、濃硫酸與稀硫酸的性質(zhì)、應(yīng)用的比較 濃硫酸 稀硫酸 酸性 化學(xué)方程式 2NaCl＋H2SO4(濃)Na2SO4＋2HCl↑ Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O 應(yīng)用 制氯化氫等揮發(fā)性酸 除鐵銹、制硫酸銨等鹽類 氧化性 強(qiáng)弱 強(qiáng)氧化性(硫元素被還原，可以與不活潑金屬如Cu及非金屬如C等發(fā)生氧化還原反應(yīng)) 弱氧化性(氫元素被還原，只能與金屬活動(dòng)性順序表中排在氫前面的金屬反應(yīng)) 化學(xué)方程式 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 應(yīng)用 精煉石油、制造炸藥等 實(shí)驗(yàn)室制氫氣、制鹽等 吸水性 有無 有吸水性 無吸水性 應(yīng)用 干燥劑 － 脫水性 有無 有脫水性 無脫水性 化學(xué)方程式 C12H22O1112C＋11H2O － 應(yīng)用 在有機(jī)反應(yīng)中作脫水劑、制染料等 － 四、硫酸鹽和SO、SO的檢驗(yàn) 1．重要的硫酸鹽及其用途 硫酸鹽 俗名 顏色 用途 2CaSO4H2O 熟石膏 白色 作磨光粉、紙張?zhí)畛湮?、氣體干燥劑等 CaSO42H2O 生石膏 白色 塑像、模型、粉筆、醫(yī)療繃帶等 FeSO47H2O 綠礬 淺綠色 生產(chǎn)鐵系列凈水劑、補(bǔ)血?jiǎng)┑? CuSO45H2O 膽礬、藍(lán)礬 藍(lán)色 配“波爾多液”、鍍銅液 BaSO4 重晶石 白色 白色顏料、醫(yī)療上作“鋇餐” KAl(SO4)212H2O 明礬 白色 凈水劑 2.SO、SO的檢驗(yàn) (1)SO的檢驗(yàn)：檢驗(yàn)SO時(shí)要防止其他離子的干擾。 ①Ag＋的干擾： 先用鹽酸酸化，能防止Ag＋的干擾，因?yàn)?離子方程式)Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 ②CO、SO的干擾： 因?yàn)锽aCO3、BaSO3也是白色沉淀，與BaSO4白色沉淀所不同的是這些沉淀能溶于強(qiáng)酸中。因此檢驗(yàn)SO時(shí)，必須用酸酸化(不能用HNO3酸化)。例如：BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋。 所用鋇鹽不能用Ba(NO3)2溶液，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，SO、HSO、SO2等會(huì)被溶液中的NO氧化為SO，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 正確操作：被檢液，加足量鹽酸酸化，若無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，則含SO。 (2)SO的檢驗(yàn) 向溶液中加入鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中紅色褪去，加熱后又恢復(fù)紅色；或加入氯化鋇溶液生成白色沉淀，加入鹽酸，沉淀溶解并產(chǎn)生具有刺激性氣味的氣體。反應(yīng)的離子方程式：SO＋2H＋===SO2↑＋H2O；SO＋Ba2＋===BaSO3↓，BaSO3＋2H＋===Ba2＋＋SO2↑＋H2O。  【例1】　在某溶液中加入BaCl2溶液，生成白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解，則下列關(guān)于該溶液所含離子的推斷中正確的是(　　) A．一定會(huì)有SO B．含有SO和Ag＋ C．可能含有SO、Ag＋、SO中的一種或兩種 D．可能含有SO或CO 【解析】　A項(xiàng)錯(cuò)誤，不能排除Ag＋、SO的干擾；B項(xiàng)錯(cuò)誤，因?yàn)槿芤褐蠸O與Ag＋反應(yīng)不能大量共存；C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤，由“加入稀硝酸，沉淀不溶解”可以判斷不可能含有CO。 【答案】　C 【提煉】　SO檢驗(yàn)的易錯(cuò)點(diǎn) (1)只加可溶性鋇鹽，不酸化。誤將CO、PO、SO等干擾離子判斷成SO。因上述離子會(huì)產(chǎn)生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。 (2)誤將Ag＋、Pb2＋判斷成SO。如向待測(cè)液中滴加BaCl2溶液，再加稀鹽酸有白色沉淀便斷定含SO。其錯(cuò)誤是未注意溶液中不含SO，而含Ag＋或Pb2＋時(shí)也會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。 (3)誤將SO判斷成SO。如向待測(cè)液中滴加用稀鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便誤以為有SO。該錯(cuò)誤是未注意NO具有強(qiáng)氧化性，在酸性環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)：Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。 【例2】　關(guān)于濃硫酸的性質(zhì)和用途，下列說法正確的是(　　) A．用濃硫酸和蔗糖做“黑面包”實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了濃硫酸具有脫水性和強(qiáng)氧化性 B．濃硫酸有吸水性，因此可以用來干燥NH3、H2、CO2等氣體 C．銅與濃硫酸在加熱條件下可以反應(yīng)產(chǎn)生H2 D．常溫下，濃硫酸不能用鐵制容器盛放 【解析】　濃硫酸能將蔗糖中的H、O元素以H2O的形式脫出，有機(jī)物炭化，體現(xiàn)濃硫酸的脫水性，同時(shí)水和濃硫酸作用放熱，碳單質(zhì)與濃硫酸反應(yīng)生成CO2與SO2，體現(xiàn)濃硫酸的強(qiáng)氧化性，故A正確；濃硫酸不能干燥NH3，NH3為堿性氣體，會(huì)被濃硫酸吸收，B錯(cuò)誤；銅與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物為硫酸銅、SO2與水，體現(xiàn)濃硫酸的強(qiáng)氧化性與酸性，C錯(cuò)誤；常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁發(fā)生鈍化，因此常溫下可以用鐵、鋁制容器盛放濃硫酸，D錯(cuò)誤。 【答案】　A 【提煉】　濃硫酸具有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性等特性，也具有酸性，同時(shí)還能作為某些反應(yīng)的催化劑，應(yīng)正確區(qū)分濃硫酸在不同反應(yīng)或操作中的作用。吸水性和脫水性的區(qū)別在于原來的物質(zhì)中是否含有水分子，將水分子從原來的物質(zhì)中脫除，體現(xiàn)吸水性；從原來沒有水的物質(zhì)中將H、O元素按水分子的比例脫出的過程體現(xiàn)脫水性；有SO2作為還原產(chǎn)物體現(xiàn)濃硫酸的強(qiáng)氧化性，有硫酸鹽生成體現(xiàn)濃硫酸的酸性。 【例3】　下列關(guān)于含硫化合物的敘述不正確的是(　　) A．SO2能與CaO反應(yīng)，可用生石灰作工業(yè)廢氣的脫硫劑 B．SO2能使碘的淀粉溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，體現(xiàn)出漂白性 C．濃硫酸和Na2SO3反應(yīng)制取SO2時(shí)，濃硫酸只表現(xiàn)酸性 D．醫(yī)療上曾用硫酸鋇作X射線透視腸胃的內(nèi)服藥劑 【解析】　二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸铮c堿性氧化物CaO反應(yīng)生成鹽，減少二氧化硫排入空氣的量，故可用生石灰(CaO)作為工業(yè)廢氣的脫硫劑，A正確；二氧化硫與I2的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，將I2還原為I－，體現(xiàn)二氧化硫的還原性而非漂白性，B錯(cuò)誤；濃硫酸與Na2SO3反應(yīng)制取SO2，強(qiáng)酸制備弱酸，體現(xiàn)了濃硫酸的酸性，C正確；醫(yī)療上用硫酸鋇作X射線透視檢查的內(nèi)服藥劑，因?yàn)榱蛩徜^難溶于水、難溶于常見的酸，對(duì)人體無毒，D正確。 【答案】　B 【提煉】　SO2可以使多種有色溶液褪色，如溴水、碘水、酸性高錳酸鉀以及滴有酚酞的NaOH和品紅等，但是使有色溶液褪色不一定體現(xiàn)漂白性，要根據(jù)具體反應(yīng)原理確定，使溴水、碘水和酸性高錳酸鉀褪色體現(xiàn)還原性，使滴有酚酞的NaOH溶液褪色體現(xiàn)酸性氧化物性質(zhì)，只有使品紅褪色才是體現(xiàn)漂白性，結(jié)合形成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)。此外，對(duì)于常見硫酸鹽的性質(zhì)與用途應(yīng)有所了解，如石膏(CaSO42H2O)、綠礬(FeSO47H2O)、膽礬(CuSO45H2O)和重晶石(BaSO4)等。 【例4】　在燒瓶放20g蔗糖，依次加入少量水、20mL濃硫酸，蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的黑面包，燒瓶發(fā)燙，品紅溶液顏色變淡。請(qǐng)回答： (1)儀器a的名稱為________________。 (2)小試管盛裝試劑為________________。 (3)下列說法不正確的是____________。 A．蔗糖變黑說明發(fā)生C12H22O11―→12C＋11H2O B．品紅顏色變淡說明SO2有漂白性 C．上述實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)濃硫酸的脫水性、吸水性和氧化性 D．將氣體依次通過飽和碳酸氫鈉溶液、澄清石灰水，石灰水變渾濁證明含有CO2 【解析】　在燒瓶放20g蔗糖，依次加入少量水、20mL濃硫酸，蔗糖逐漸變黑，濃硫酸具有脫水性，體積膨脹，形成疏松多孔的黑面包，是碳和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫，燒瓶發(fā)燙反應(yīng)放熱，品紅溶液顏色變淡，說明生成的二氧化硫具有漂白性。(1)儀器a是添加溶液、控制液體流速和體積的儀器，為分液漏斗。(2)生成的二氧化硫是污染性氣體，不能排放到空氣中，需要通過氫氧化鈉溶液或氨水溶液吸收。(3)蔗糖的分子式為C12H22O11，濃硫酸具有脫水性，氫和氧按2∶1脫去剩余炭單質(zhì)，C12H22O11―→12C＋11H2O，故A正確；二氧化硫具有漂白性，可以使品紅溶液褪色，品紅顏色變淡說明SO2有漂白性，B正確；蔗糖逐漸變黑體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性，體積膨脹，形成疏松多孔的黑面包，說明炭單質(zhì)和濃硫酸加熱發(fā)生氧化還原反應(yīng)，體現(xiàn)濃硫酸的強(qiáng)氧化性、吸水性，C正確；將氣體依次通過飽和碳酸氫鈉溶液、澄清石灰水，因?yàn)槎趸驎?huì)與飽和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳，此外二氧化碳、二氧化硫都可以使澄清石灰水變渾濁，因此無法判斷原氣體中是否含有CO2，也無法確定是否是CO2使澄清石灰水變渾濁，故D錯(cuò)誤。 【答案】　(1)分液漏斗　(2)NaOH或氨水　(3)D 【提煉】　本題考查了濃硫酸的特性與SO2的性質(zhì)，在解題中一定要注意二氧化硫與二氧化碳性質(zhì)的異同。二氧化硫和二氧化碳都屬于酸性氧化物，有一些相似的性質(zhì)(酸性氧化物的通性)，如與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，與堿反應(yīng)生成鹽和水，而亞硫酸鹽的溶解性與碳酸鹽也很類似，所以都能使澄清石灰水變渾濁；兩者化學(xué)性質(zhì)最大的差異是二氧化硫具有較強(qiáng)還原性，二氧化碳中碳元素已經(jīng)處于最高價(jià)態(tài)，無還原性，此外二氧化硫與水反應(yīng)得到的亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng)，因此二氧化硫通入碳酸氫鈉溶液中能夠生成二氧化碳。 【例5】　某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)為了探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①先連接如圖所示的裝置，檢查好氣密性，再加入試劑； ②加熱A試管，待B試管中品紅溶液褪色后，熄滅酒精燈； ③將Cu絲向上抽動(dòng)離開液面。 請(qǐng)回答下列問題： (1)A試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 (2)能夠證明銅與濃硫酸反應(yīng)生成氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (3)在盛有BaCl2溶液的C試管中，除了導(dǎo)管口有氣泡外，無其他明顯現(xiàn)象，若將其中的溶液分成兩份，分別滴加下列溶液，將產(chǎn)生沉淀的化學(xué)式填入表中對(duì)應(yīng)的位置。 滴加的溶液 氯水 氨水 沉淀的化學(xué)式 寫出其中SO2表現(xiàn)還原性的離子反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)完畢后，先熄滅酒精燈，由于導(dǎo)管E的存在，試管B中的液體不會(huì)倒吸入試管A中，其原因是__________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)完畢后，裝置中殘留的氣體有毒，不能打開導(dǎo)管上的膠塞。為了防止該氣體排入空氣中污染環(huán)境，拆除裝置前，應(yīng)當(dāng)采取的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)將SO2氣體通入含有nmolNa2S的溶液中，充分反應(yīng)后，溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，試分析該溶液最多能吸收SO2氣體________mol(不考慮溶解的SO2)。 【解析】　(1)A試管中發(fā)生的是Cu與濃硫酸生成SO2的反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)利用SO2能使品紅溶液褪色的性質(zhì)來證明Cu與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生了SO2氣體。(3)氯水中的Cl2具有氧化性，能將SO2氧化為SO，SO與Ba2＋反應(yīng)生成BaSO4沉淀；氨水具有堿性，吸收SO2生成SO，SO與Ba2＋反應(yīng)生成BaSO3沉淀。(4)導(dǎo)管E與大氣相通，能使裝置內(nèi)的壓強(qiáng)恒定，防止出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。(5)殘留的有毒氣體為SO2，只要利用空氣將SO2緩慢趕入NaOH溶液中，使SO2被完全吸收即可。(6)SO2與Na2S反應(yīng)，首先是SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3：SO2＋H2OH2SO3，H2SO3與Na2S反應(yīng)生成H2S：Na2S＋H2SO3===H2S↑＋Na2SO3，SO2與H2S反應(yīng)生成S：2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，該過程可表示為3SO2＋2Na2S===3S↓＋2Na2SO3，nmolNa2S吸收1.5nmolSO2，同時(shí)生成nmolNa2SO3，Na2SO3吸收SO2生成NaHSO3：Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3，該步反應(yīng)又可吸收nmolSO2，故最多能吸收2.5nmolSO2。 【答案】　(1)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (2)B試管中品紅溶液褪色 (3)BaSO4　BaSO3　SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－(或Ba2＋＋SO2＋Cl2＋2H2O===BaSO4↓＋4H＋＋2Cl－) (4)當(dāng)A試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小時(shí)，空氣從E導(dǎo)管進(jìn)入A試管中，維持A試管中壓強(qiáng)平衡 (5)從E導(dǎo)管口向A試管中緩慢地鼓入足量的空氣，將殘留的SO2氣體趕入NaOH溶液中，使之被完全吸收 (6)2.5n 【提煉】　本題考查了濃硫酸與銅的反應(yīng)及SO2的性質(zhì)。二氧化硫中硫元素已經(jīng)處于中間價(jià)態(tài)，既具有還原性也具有氧化性，當(dāng)遇到具有較強(qiáng)氧化性的物質(zhì)如氯水時(shí)，SO2表現(xiàn)出還原性，被氧化。當(dāng)遇到具有較強(qiáng)還原性的物質(zhì)如Na2S時(shí)，SO2表現(xiàn)出氧化性，被還原。