高中化学《硫酸、硝酸和氨》学案7（新人教版必修1）

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111 自学导引(6.3硫酸) 一、硫酸 (一)稀硫酸 硫酸是强电解质，其溶液具有酸的通性 Ｈ2ＳＯ4===２Ｈ+＋ＳＯ 完成下列反应，是离子反应的请改写成离子方程式。 Ｆｅ＋Ｈ2ＳＯ4→ ＣｕＯ＋Ｈ2ＳＯ4→ Ｆｅ2Ｏ3＋Ｈ2ＳＯ4→ ＢａＣｌ2＋Ｈ2ＳＯ4→ Ｂａ（ＯＨ）2＋Ｈ2ＳＯ4→ Nａ2ＣＯ3＋Ｈ2ＳＯ4→ ＦｅＳ＋Ｈ2ＳＯ4→ Nａ2ＳＯ3＋Ｈ2ＳＯ4→ ＮＨ3Ｈ2Ｏ＋Ｈ2ＳＯ4→ Ｃａ3（ＰＯ4）2＋Ｈ2ＳＯ4→ 小结：酸的通性实质是Ｈ+的性质。 (二)浓硫酸 1.物理性质 纯硫酸是一种无色油状液体。常用的浓硫酸中Ｈ2ＳＯ4的质量分数为98.3%，其密度为1.84 gcm－３，其物质的量浓度为18.4ｍｏｌＬ－１。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热。 2.特性 （ⅰ）吸水性 将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大。这是因为浓硫酸具有吸水性。利用这一性质在实验室里硫酸常用来作干燥剂。 浓硫酸不仅可以吸收空气中的水，还可吸收混在气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的部分结晶水。 （ⅱ）脱水性 浓硫酸可以使有机化合物中的氢氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来，结合成水分子。 说明：有机物被浓Ｈ2ＳＯ4脱去水并不一定都生成碳。 （ⅲ）强氧化性 A.跟金属反应 a.常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。 b.加热时，浓Ｈ2ＳＯ4可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成ＳＯ2。 完成下列反应，标出电子转移的方向和数目。 Cu+H2SO4 Fe+H2SO4 在上述反应中，硫酸表现出了强氧化性和酸性。 B.跟非金属反应 热的浓Ｈ2ＳＯ4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Ｈ2ＳＯ4只表现氧化性。写出上述三个化学方程式： 说明：①S被浓Ｈ2ＳＯ4氧化，只能变成＋４价而不会变成＋６价。(为什么?) ②C、S、P等非金属单质被氧化成氧化物还是含氧酸，取决于含氧酸的稳定性。如 Ｈ2ＣＯ3、Ｈ2ＳＯ3遇热均易分解，而Ｈ3ＰＯ4却很稳定。 *Ｃ.跟其他还原性物质反应 浓Ｈ2ＳＯ4具有强氧化性，实验室制取Ｈ2Ｓ、ＨＢｒ、ＨＩ等还原性气体，不能选用浓Ｈ2ＳＯ4。 浓Ｈ2ＳＯ4还能跟其他还原剂发生反应，在今后将陆续学习。 (三)用途 1.利用其酸性可制磷肥、氮肥，可除锈，可制实用价值较大的硫酸盐等。 具体反应见“稀Ｈ2ＳＯ4”的性质。 2.利用其吸水性，在实验室浓Ｈ2ＳＯ4常用作干燥剂。 3.利用浓Ｈ2ＳＯ4的脱水性，浓Ｈ2ＳＯ4常作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。 4.利用浓Ｈ2ＳＯ4的高沸点难挥发性，常用于制取各种挥发性酸。 说明：要明确上述用途中使用的是浓Ｈ2ＳＯ4还是稀Ｈ2ＳＯ4。硫酸的其他用途将在今后继续学习。 思考：(1)稀释浓硫酸应特别注意：①把浓硫酸慢慢加入水中而不可反加；②滴加时一定要沿烧杯内壁缓缓滴加且不断搅拌。浓硫酸与其他液体相互混合时也一定要注意上述两点。 (2)实验室制取ＨＣｌ气体的化学反应方程式为： 这是利用了浓硫酸的高沸点难挥发性及酸性性质。 (3)若将一瓶浓盐酸露置在空气中，可能会发生怎样的变化呢? 【答案】 因浓盐酸易挥发，HCl结合空气中的水蒸气形成“白雾”，导致盐酸变稀。 (4)不能用浓硫酸干燥的气体有碱性气体(NH3)、还原性气体(如Ｈ2Ｓ、ＨＢｒ、ＨＩ等)，简述原因。 【答案】 浓硫酸首先是一种酸，它能与碱性气体反应；它具有强氧化性，能把还原性气体氧化。故成立。 (5)实验室常用浓盐酸跟浓硫酸混合来快速简易制取HCl气体，请简述原因。 【答案】 浓硫酸具有吸水性，能吸收浓盐酸中的水且能放出大量的热，加速HCl的挥发并能干燥HCl气体。故实验室常用此法来快速制取HCl气体。 (6)将浓Ｈ2ＳＯ4滴到干燥的蓝色石蕊试纸上，可能发生什么现象? 【答案】 在局部变红后又变黑。 (7)万一不小心将浓硫酸溅到皮肤上、眼睛里、衣服上或桌面上，应分别怎样处理? 皮肤上：用干布迅速拭去，再用大量水冲洗。 眼睛里：立即用水冲洗，边洗边眨眼睛，必要时请医生治疗。 衣服上：用大量水洗。 桌面上：用适量ＮａＨＣＯ3溶液冲洗，后用水冲洗，再用抹布擦干。 (8)有人说，稀硫酸没有脱水性，所以若不慎将稀硫酸弄到衣服或皮肤上，可以不必处理。这种说法是否正确?为什么? 【答案】 不正确，因时间稍长，水分蒸发，稀Ｈ2ＳＯ4变浓，也会使衣服腐蚀。 (9)金属与浓硫酸反应为什么不放出Ｈ2? 【答案】 在浓Ｈ2ＳＯ4中，因水很少，电离出的H+极少，大多数都是Ｈ2ＳＯ4分子，而在Ｈ2ＳＯ4分子中＋６价的硫氧化能力强，故不放出Ｈ2。 (10)在实验(6—5)中，浸有碱液棉花的作用是什么? 【答案】 浸有碱液棉花的作用是吸收未反应的ＳＯ2，防逸出污染空气。 (11)2 mol浓硫酸跟足量金属铜反应能生成1 mol SO2吗? 【答案】 不能，只能小于1 mol。因随着反应的进行，Ｈ2ＳＯ4的物质的量要减小，又因有水生成，从而使Ｈ2ＳＯ4浓度变稀，而稀Ｈ2ＳＯ4跟Cu不反应，故不会生成1 mol SO2，H2ＳＯ4也不会完全反应。 (12)浓硫酸的强氧化性源于＋６价硫，在稀Ｈ2ＳＯ4中也有＋６价硫，为什么稀Ｈ2ＳＯ4跟金属反应都放出Ｈ2? 【答案】 稀Ｈ2ＳＯ4中已没有Ｈ2ＳＯ4分子，而ＳＯ中的＋６价硫相当稳定，故＋６价硫不会被还原。相反，大量的Ｈ+都能得到活泼金属失去的电子而被还原成Ｈ2放出。 (13)把炽热的木炭投入热浓Ｈ2ＳＯ4中会放出气体，怎样检验生成了ＳＯ2和ＣＯ2气体? 【答案】 把生成的混合气体依次通过品红溶液、酸性ＫＭｎＯ4溶液(足量)、品红溶液、澄清的石灰水，通过现象即可检验。 (14)蔗糖与浓Ｈ2ＳＯ4的脱水实验中，为什么会闻到刺激性气味? 【答案】 Ｃ12Ｈ22Ｏ11被浓Ｈ2ＳＯ4脱水成碳并放热，在此条件下，碳跟浓Ｈ2ＳＯ4发生氧化还原反应生成了ＣＯ2，使体积膨胀，而浓Ｈ2ＳＯ4本身被还原成了有刺激性气味的SO2。 二、硫酸根离子的检验 实验：分别向Ｈ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4、Ｎａ2ＣＯ3、Ｎａ2ＳＯ3、Ｎａ3ＰＯ4五种溶液中先加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸，各产生什么现象?写出有关反应的离子方程式。 H2SO4：白色沉淀，加HCl后不消失：Ba2++ ===BaSO4↓ Na2SO4：白色沉淀，加HCl后不消失：Ba2++ ===BaSO4↓ Na2CO3：白色沉淀，加HCl后沉淀溶解，有无色气体放出：Ba2++CO===BaCO3↓ BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑ Na2SO3：白色沉淀，加HCl后沉淀溶解，有无色气体放出：Ba2++SO===BaSO3↓ BaSO3+2H+===Ba2++H2O+SO2↑ Na3PO4：白色沉淀，加HCl后沉淀溶解：3Ba2++2PO===Ba3(PO4)2↓，Ba3(PO4)溶于HCl。 小结：实验室检验硫酸根离子的操作方法是向溶液中加入稀HCl，若无沉淀，再加BaCl2溶液，有白色沉淀，说明溶液中含。 思考：(1)若向某无色溶液中先加入ＢａＣｌ2溶液，有白色沉淀出现，再加入稀盐酸，沉淀不消失，可由此判断此溶液中含有吗?为什么? 【答案】 不能判断一定含有，若有Ag+，也会产生上述现象。 (2)向Na2ＳＯ3溶液中先加BaCl2溶液产生白色沉淀，再加稀ＨＮＯ3沉淀没有溶解；向Na2ＳＯ3溶液中先加稀ＨＮＯ3酸化，再加BaCl2也产生了白色沉淀。这是为什么? 【答案】 Na2ＳＯ3、ＢａＳＯ3中的＋４价硫有较强的还原性，而稀HNO3有较强的氧化性，稀ＨＮＯ3把ＳＯ氧化成了，进而结合成BaSO4沉淀。 三、重要的硫酸盐 △ 思考：(1)写出生熟石膏相互转化的化学方程式。 【答案】 生→熟：２(ＣａＳＯ4２Ｈ2Ｏ) ===２ＣａＳＯ4Ｈ2Ｏ＋３Ｈ2Ｏ 熟→生：２ＣａＳＯ4Ｈ2Ｏ＋３Ｈ2Ｏ===２(ＣａＳＯ4２Ｈ2Ｏ) (2)能否选用不溶于水的BaCO3作X光透视的造影剂? 【答案】 不能选用。因BaCO3溶于胃酸且Ba2+属重金属离子，有剧毒。 111