高一化学第三节、第四节-硫酸、环境保护人教版知识精讲.doc

高一化学第三节、第四节 硫酸、环境保护人教版【本讲教育信息】一. 教学内容：第三节、第四节 硫酸、环境保护二. 教学目标：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；5. 了解环保知识、加强环保意识。三. 教学重点：1. 浓硫酸的三大特性；2. 硫酸根离子的检验。四. 教学难点： 浓硫酸的氧化性。五. 知识分析：（一）硫酸1. 稀硫酸的化学性质（二元强酸）（1）跟酸碱指示剂作用：能使紫色石蕊试液变 色。（2）跟活泼的金属反应：（3）跟碱性氧化物反应：（4）跟碱反应： （5）跟盐反应： 2. 浓硫酸（1）物理性质：无色油状液体，常见的浓硫酸质量分数为98.3%，沸点为338，高沸点难挥发性。思考：浓硫酸的稀释方法。（2）化学性质： 吸水性（干燥剂）三种形式： 与水任意比例混溶，溶于水剧烈放热。 吸收气体中水蒸气（作为干燥剂，不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢、氨气） 与结晶水合物反应。实验：浓硫酸与胆矾反应，由胆矾蓝色变为白色说明浓硫酸有吸水性。 脱水性（炭化）实验63：潮湿的纸屑、棉花、木屑中分别滴入几滴浓硫酸。现象：三种物质都发生了变化，生成了黑色的炭。实验64：在200mL烧杯中放入20g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入15mL溶质的质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌。观察实验现象。现象：蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭。说明： 脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性。 脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。反应时，浓硫酸按水分子中氢、氧原子数的比为夺取有机物中的氢原子和氧原子。 可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质被子脱水后生成了黑色的炭（炭化）。 强氧化性实验65：浓硫酸与铜反应，请同学注意反应现象，分析反应产物存在的依据。（浓）强调：硫酸所起的作用（氧化剂与酸的作用）。叙述：浓硫酸也与木炭反应，分析上述反应中元素化合价的变化情况，指出氧化剂和还原剂。思考：请设计实验证明浓硫酸与炭反应的三种产物，画出实验装置图。介绍：钝化现象及有关应用（分别举Al、Fe，说明原因）。拓展：浓硫酸还可与某些还原性化合物反应。请利用氧化还原反应规律写出下列反应的化学方程式：=小结： 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。请同学们根据硫酸的性质，归纳出硫酸的主要用途。（3）硫酸的用途思考：和可溶性硫酸盐在溶液中都能电离出，如何检验呢？（二）检验实验66：请同学们观察实验现象，并填表：加入溶液加入盐酸稀硫酸现象化学方程式溶液现象化学方程式溶液现象化学方程式原理：和硫酸盐溶于水时都会产生，可以利用的不溶性来检验的存在。使用试剂是：可溶性钡盐和酸（盐酸或稀硝酸）。常用方法： 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含有、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。 现象（产生白色沉淀）现象（沉淀不消失）结论：可能含、。讨论：根据上述实验现象，归纳的检验方法。小结：在中学化学里常常先用盐酸把溶液酸化，以排除、等可能造成的干扰，再加入溶液，根据是否有白色沉淀出现来阐明原溶液中是否有存在。上述实验中，待测试剂是客观的，并且是给定范围的，所以根据教材中的实验能得出正确的结论。如果待测液是未知的，就要考虑其它离子的干扰，就要对所加试剂和加入试剂的顺序进行恰当选择，否则会得出错误结论。思考：对于“黑面包”实验做如下讨论。实验现象原因问题结论黑面包实验蔗糖变黑。放出大量的热。体积膨胀，生成黑色疏松多孔固体。有刺激性气味气生成。有碳生成。浓硫酸吸水放热。有二氧化硫等气体生成 为什么在实验开始前要加少量水？ 不加水行不行？ 怎么知道生成的黑色物质是什么？ 此实验污染严重，如何对它进行改进？ 怎么知道生成的气体是什么？ 不加酸能不能得到碳？如果可以，用什么方法？ 还可以如何改进？为什么？ 除了蔗糖以外，别的物质能不能进行类似实验？产物分别是：碳、二氧化硫、二氧化碳。体现的性质：吸水性、脱水性、强氧化性。自学：硫酸钙、硫酸钡等硫酸盐。（三）硫酸盐1. 酸式盐 、的水溶液显酸性，因为：，所以，有强酸作用。2. 正盐（见表62）表62硫酸盐结晶水合物的俗名主要用途生石膏熟石膏制粉笔、模型、塑像等芒硝制玻璃、造纸工业皓矾收敛剂、防腐剂、颜料重晶石医疗上用作“钡餐”绿矾补血剂、制蓝黑墨水蓝矾、胆矾制农药、镀铜液明矾净水剂阅读材料：（1）二氧化硫对人体有什么危害？二氧化硫是大气中主要污染物之一，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。在我国的一些城镇，大气中二氧化硫的危害较为普遍而又严重。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。上呼吸道的平滑肌因有末梢神经感受器，遇刺激就会产生窄缩反应，使气管和支气管的管腔缩小，气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用，在一定程度上可减轻二氧化硫对肺部的刺激。但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺部产生刺激作用。二氧化硫可被吸收进入血液，对全身产生毒副作用，它能破坏酶的活力，从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢，对肝脏有一定的损害。动物试验证明，二氧化硫慢性中毒后，机体的免疫受到明显抑制。二氧化硫浓度为1015 ppm时，呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到抑制。浓度达20ppm时，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为100ppm 8小时，支气管和肺部出现明显的刺激症状，使肺组织受损。浓度达400ppm时可使人产生呼吸困难。二氧化硫与飘尘一起被吸入，飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带到肺部使毒性增加34倍。若飘尘表面吸附金属微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化为硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫增强约1倍。长期生活在大气污染的环境中，由于二氧化硫和飘尘的联合作用，可促使肺泡纤维增生。如果增生范围波及广泛，形成纤维性病变，发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可以加强致癌物苯并（a）芘的致癌作用。据动物试验，在二氧化硫和苯并（a）芘的联合作用下，动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率，在短期内即可诱发肺部扁平细胞癌。（2）受酸雨危害的地区主要有哪些？二十世纪的五、六十年代以前，酸雨只是在局部地区出现，如北欧地区受到欧洲中部工业区排出的酸性气体的影响，出现了酸雨。之后，到六十年代末至八十年代初，酸雨的危害全面显示，其范围由北欧扩大至中欧，同时北美也出现了大面积的酸雨区。八十年代以来，在世界各地相继出现了酸雨，如亚洲的日本、韩国、东南亚各国以及我国，南美的巴西、委内瑞拉，非洲的尼日利亚、象牙海岸等都受到了酸雨的危害。酸雨最集中，面积最大的地区是欧洲、北美和我国。目前酸雨危害已扩大到中北欧、美国、加拿大，水体受酸雨的影响而酸化的问题也越来越严重，加拿大30多万个湖泊，到二十世纪末，有近5万个因湖水酸化湖中生物将完全灭绝。酸雨对森林的危害在许多国家已普遍存在，全欧洲1.1亿公顷的森林，有5000公顷受酸雨危害而变得脆弱和枯萎。我国出现酸雨的地区已由八十年代初期的西南局部地区扩展到长江以南的大部分地区，成为我国危害最大的大气污染问题。目前，我国的酸雨主要分布在长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。华中地区酸雨污染最严重，其中心区域酸雨pH年均值低于4.0，酸雨频率在80%以上；西南地区南充、宜宾、重庆和遵义等城市的酸雨区，仅次于华中地区，其中心区域的酸雨pH年均值低于5.0，酸雨频率高于80%；华南沿海地区的酸雨主要分布在长江下游地区以及南至厦门的沿海地区，覆盖苏南、皖南、浙江大部及福建沿海地区；华南地区的酸雨主要分布于珠江三角洲及广西的东部地区，中心区域酸雨频率6090%；北方地区也有一些城市降水年均pH值低于5.6，如青岛、图门、太原、石家庄等地。小结酸雨的形成：（1）（主要途径）（2）是一种无色固体，熔点，沸点，与反应生成，同时放出大量的热。工业上常用这两个反应制造硫酸。【典型例题】例1 已知硫酸溶液的质量分数越大时，其溶液的密度越大，将质量分数为%与%的两种硫酸溶液等体积混合后，溶液的质量分数（ ）A. 大于% B. 小于% C. 等于% D. 无法确定精析：解法一：估算法。假设两种硫酸溶液等质量混合，则混合后溶液里溶质的质量分数等于%。因为质量分数为%的溶液的密度大，所以等体积混合后其质量大于%的溶液质量，因而混合后溶液里溶质的质量分数大于%。解法二：设质量分数为3x%的硫酸溶液密度为，质量分数为x%的硫酸溶液的密度为，两者体积均匀。则混合后溶液的质量分数为： 即 答案：A例2 现有、和五瓶无色溶液，不能根据闻气味鉴别气体，如何把它们一一鉴别出来？ 精析：使沉淀溶解不能加入稀HNO3，因为HNO3能把BaSO3氧化成BaSO4而不溶；也不可用Ba（NO3）2和HCl组合，因为此混合溶液中有H+和NO3-，同样有HNO3。解法一：如图解法二：如图例3（1）写出浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式，并标出电子转移关系 。（2）试用上图所示各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序（按产物气体从左至右的流向）是（填装置的编号）： 。（3）实验室可观察到装置中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，A瓶溶液的作用是 ，B瓶溶液的作用是 ，C瓶溶液的作用是 。（4）装置中所加的固体药品是 ，可确证的产物是 ，确定装置在整套装置中的位置的理由是 。（5）装置中所盛溶液是 ，可验证的产物是 。精析：上述反应中的生成物有三个：SO2、CO2、H2O，在检验这三种产物时要避免相互干扰，如检验CO2时一般用澄清石灰水，而SO2也会使澄清的石灰水变浑浊，所以在检验CO2之前必须先除去SO2；同时，在气体通过水溶液后，水蒸气会随之带出，所以必须在通过水溶液之前检验水的存在，由上分析装置的连接顺序是4213。答案： （1）（2） （3）验证的存在 充分吸收 验证是否已被吸收完全（4）无水硫酸铜 水 由于产物通过时会带出水蒸气，所以必须放在、之前（5）澄清的石灰水 小结：品红是鉴别的试剂，不与品红作用。和在化学性质上有许多相似之处：都是酸性氧化物；都能溶于水得酸；都与反应生成沉淀，通入过量的或时，生成的、沉淀溶解，变成、，溶液重新变澄清。中“C”为高价，中“S”为中间价，都可被还原为低价，因此，、有氧化性。例4 60mL的溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后被还原的硫酸的物质的量为（ ） A. 1.08molB. 0.54molC. 在0.541.08mol之间D. 小于0.54mol精析：硫酸中含纯1.08mol若完全与Cu反应，被还原的为，但浓硫酸与Cu反应到一定浓度时，变为稀硫酸，稀硫酸不与Cu反应，故实际上被还原的的物质的量小于0.54mol。答案：D错解分析：误选B项。原因是没有考虑到随反应的进行，的浓度会逐渐减小，稀不与Cu反应。例5 设计一个只用溶液及试管鉴别和稀硫酸的实验，简要写出鉴别过程。解析：虽然和均为白色不溶于水的固体，但前者可溶于酸，而后者不溶于酸。各取试样少许，分别置于两支试管A、B中，然后分别向其中加入足量溶液，都生成白色沉淀：静置两支试管，将A试管中的上层清液注入B试管中，若B中沉淀溶解，并有刺激性气味气体逸出，则说明试管B中原来盛溶液，A试管中是稀。若试管B中无明显现象，则证明试管B中原来盛稀硫酸，试管A中是溶液。答案：略例6 有一定质量的与的浓充分反应，完全溶解，同时生成标准状况下的气体A33.6L，将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液中。则气体A中各组分的体积比为 。精析：本题所考知识点为浓硫酸的氧化性，稀硫酸的酸性，氧化还原反应，气体摩尔体积。反应后溶液为1L，则，故反应后溶液中剩余硫酸0.05mol。由于浓硫酸与反应过程中浓度变稀，故有、两种气体产生。设、的物质的量分别为、。 解得： 所以A气体中答案：【模拟试题】（答题时间：60分钟）一. 选择题：1. 通常状况下，能用浓硫酸干燥的气体是（ ） A. N2、Cl2、H2S B. O2、H2、SO2 C. HI、H2、Cl2 D. CO、NH3、O22. 下面反应能说明浓是氧化性酸的是（ ）A. 与食盐作用生成和B. 蔗糖中滴入浓变黑C. 浓与木炭反应生成两种气体D. 铁制品可盛冷浓，加热则反应，生成盐、水和二氧化硫3. 关于浓与反应，叙述正确的是（ ）A. 在反应中，浓只表现出氧化性B. 此反应属于复分解反应C. 在反应中，浓既表现氧化性，又表现出酸性D. 每1mol铜参加反应就有2mol浓被还原，同时生成4. 若不小心将浓沾到皮肤上，清洗的方法是（ ）A. 用溶液中和B. 用纱布擦干净后涂油C. 用布轻轻拭去，用大量水冲洗，然后涂上质量分数为5%的溶液D. 用大量水冲洗5. 下列材料最不宜于储运浓的容器为（ ） A. 铁 B. 铝 C. 陶瓷 D. 锌6. 欲除去食盐水中含有的少量的、，而又不引入新的杂质离子，应依次加入（ ）A. 、B. 、C. 、和D. 、和7. 用可溶性钡盐检验是否存在时，加入盐酸的作用是（ ）A. 使形成沉淀纯度更高B. 使形成较多的白色沉淀C. 排除以外的其他阳离子的干扰D. 排除以外的其他阴离子的干扰8. 向某溶液中加入溶液，再加入稀硝酸，产生白色沉淀不消失，下列叙述正确的是（ ）A. 溶液中一定含有B. 溶液中一定含有C. 溶液中一定含有D. 溶液中可能含有、中的某一种、某两种或三种9. 下列溶液露置在空气中，开始一段时间溶液的变小的是（不考虑溶液的挥发）（ ） 氯水 浓A. B. C. D. 10. 医疗上作收敛剂的物质是（ ） A. 明矾 B. 胆矾 C. 绿矾 D. 皓矾11. 鉴别纯碱、石灰石、芒硝、石膏四种固体物质，下列试剂中应该选用（ ） A. 溶液 B. 水、盐酸 C. 硝酸 D. 和混合液12. 在工业生产中，不能用于（ ）A. 制漂白粉 B. 制化肥 C. 制氢氟酸 D. 精炼石油、制炸药、染料和农药等二. 填空题：13. 下列实验事实或实验现象，反映了硫酸的哪些性质。（1）在工业上可用铁槽车或铝槽车运输浓硫酸 。（2）浓硫酸与甲酸共热可制备一氧化碳 。（3）实验室用锌粒和稀反应制备氢气 。（4）浓硫酸露置在空气中质量增加 。（5）浓硫酸和食盐反应可生成和两种盐 。（6）浓硫酸和反应可制备硫酸 。14. 亚硫酸钠中有+4价硫，它既有氧化性，又有还原性，现在试剂溴水、硫化钠溶液、溶液、稀、溶液、氨水。（1）要证明具有还原性，应选用的试剂是 ，看到的现象是 。反应的离子方程式为 。（2）要证明具有氧化性，应选用的试剂有 ，看到的现象是 。反应的离子方程式为 。15. 某溶液中可能含有、，现进行如下实验：（1）取部分溶液，加入过量溶液，有白色沉淀生成，过滤出的沉淀部分溶于稀并放出气体。（2）取部分滤液，加入过量溶液，无沉淀产生。（3）取部分滤液，加入溶液，只有黄色沉淀生成。根据上述现象，试判断：溶液中肯定存在的离子是 ，肯定不存在的离子是 ，可能存在的离子是 。16. 有五瓶试剂，分别是： 浓盐酸 浓硫酸 稀硫酸 氢硫酸 亚硫酸，将它们敞口放置在空气中，回答下列问题：（1）溶质的质量会变化的是 （填编号）。（2）溶液质量增加但浓度减小的是 。（3）溶液出现浑浊的是 。（4）会变质但无明显现象的是 。（5）溶质改变且溶液减小的是 ，增大的是 。17. 实验室用质量分数为98%密度为的硫酸，配制浓度为的硫酸：（1）选用的仪器（注明仪器容积的大小） ， ， ， ， ， 。（2）请按正确的操作顺序编号： 用量筒量取浓硫酸 洗净所有仪器 摇匀 稀释浓硫酸 用胶头滴管加水至刻度 将释释后的浓硫酸转入容量瓶 将配好的溶液转入试剂瓶，并贴好标签正确的操作顺序是 。三. 计算题：18. 用Cu与浓H2SO4反应，得到SO2的体积为2.24L（标准状况）。试计算：（1）被还原的硫酸的物质的量。（2）把所得到的配制成溶液，所得溶液中溶质的物质的量浓度。19. 将密度为、质量分数为98%的浓，加到水中，所得溶液密度为。求稀释后的质量分数和物质的量的浓度。【试题答案】一.1. B 2. D 3. C 4. C 5. D 6. D7. D 8. D 9. D 10. D 11. B 12. A二.13. （1）强氧化性（2）脱水性 （3）酸的通性（强酸性）（4）吸水性（5）二元酸（6）高沸点14. （1）溴水；溴水褪色；（2）和稀；产生浅黄色沉淀；15. 、；、；16.（1） （2） （3） （4） （5）；17. （1） 200mL容量瓶 100mL烧杯 玻璃棒 5mL或10mL量筒 胶头滴管 250mL细口试剂瓶（2）18. 解：设被还原的物质的量为，生成的物质的量为（1） 1 1 22.4 2.24L （2） 答：略19. 解：（1）溶质的质量 稀溶液的质量=584g （2）答：略用心 爱心 专心