Transcript 硫酸的制备和性质
硫酸的制备和性质 厦大附中 常宗艳 2010 03 03 2002年 2月23日下午1时10分，在北京动 物园熊山里，刚才还在争食物的两头黑熊突然 在一阵白色烟雾中倒在地上。两头黑熊口吐白 沫，在地上不停地翻滚着。根据调查肇事者是 刘海洋。 北京动物园副园长王保强对前来采访的媒 体介绍，受到了刘海洋所泼的火碱或硫酸的残 害的５只熊，有的嘴被烧坏，进食困难；有的 四肢被烧，无法行走；有的前胸、背部、臀部 被烧坏，失去了正常生活的能力。 返回 返回 浓硫酸 一) 物理性质： 1)色味态: 2)密度： 3)溶解性： 4)沸点： 注：一高: 三大: 无色、无味、粘稠的油状液体 大 与水任意比互溶。 高，难挥发 沸点 密度、溶解度、稀释热 思考：浓硫酸的稀释？ 提示 质量浓度 98.3%的浓硫酸 物质的量的浓度为18.4mol/L [思考]现有失去标签的浓硫酸、浓盐酸各一 瓶(瓶相同，酸体积相同)，不用化学方法如 何鉴别?其根据是什么? ①拿起试剂瓶，掂一掂重者为浓硫酸， 因为浓硫酸的密度大。 ②将试剂瓶提起，摇动，呈油状、粘稠 的是浓硫酸，因为浓硫酸是无色粘稠的 油状液体。 ③将瓶盖打开，瓶口有酸雾的是浓盐酸， 因浓盐酸具有挥发性。 复 习 稀 硫 酸 稀硫酸具有酸的通性，那么酸具有哪些 通性？举例说明。 稀硫酸：二元强酸，具有酸的通性。 1．可以使紫色石蕊试液变红 2．与碱反应： H2SO4+2NaOH=Na2SO4+H2O 3．与金属反应： H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑ 4．与金属氧化物：H2SO4+CuO=CuSO4+H2O 5．与某些盐反应：H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl 为何稀硫酸具有这些性质呢? H2SO4 = 2H＋＋SO42- 2、浓硫酸的特性 [实验] 向表面皿中加入少量CuSO4·5H2O粉末,再加入约3mL 浓硫酸，搅拌，观察实验现象。 现象：蓝色粉末变白色 CuSO4·5H2O 蓝色 浓H2SO4 CuSO4 白色 （1）吸水性是指浓硫酸所具有的吸收游离水的性质。 a.能吸收空气中的水分 b.还能夺取结晶水合物中的结晶水 用途：浓硫酸用作干燥剂 浓硫酸作干燥剂 1. 不能干燥碱性气体：NH3 2.不能干燥还原性气体： H2S、HI、HBr 3.能够干燥： SO2、HCl、 CO2、 H2、 O2等 2、脱水性： 在烧杯中放入少量蔗糖，用少量水调成糊状，注入 浓硫酸，用玻棒搅拌。 现象: 1）蔗糖变黑 2）体积膨胀 3）放出大量热 4）生成刺激性气味的气体。 反应： C12H22O11 浓硫酸 12C + 11H2O △ 2H2SO4 (浓) + C = CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O 结论： 体现出浓硫酸的脱水性和氧化性 区别： 脱水性：反应生成水 吸水性：吸收现成的水 3.强氧化性 （1）与非金属 2H2SO4（浓）＋C CO2 ＋ 2H2O ＋2SO2 思考：如何验证产物？ 浓硫酸滴到蓝色石蕊试纸上，现象? 浓硫酸滴到皮肤上，如何处理？ 思考： 如何用实验方法证明木炭与 浓硫酸反应的产物？ 提供以下试剂与装置(装置可多次使用)： A----D----E----F----E----B 检验水 检验SO2 除去SO2 检验CO2 硫酸铜 品红 A KMnO4 品红 石灰水 检验SO2是否除尽 A B C D 练 习 1.皮肤上一旦沾有浓硫酸，先用干布擦去 ， 再 用大量水冲洗 ，最后再涂上 NaHCO3 溶液。 （浓硫酸具有很强的腐蚀性） 2.浓硫酸使蓝色石蕊试纸先变 红 色，后变 黑 色。 （2）与金属反应 ①常温：与铁、铝钝化 ②加热：几乎与所有金属反应（金、铂除外） [实验] 在试管中放入一块铜片，加热。将生成的气体通 入到品红溶液，然后加热品红溶液，把试管中反应后的溶 液倒在水中稀释。 现象： （1）生成气体、品红溶液褪色，加热，红色复现 （2）试管中溶液稀释后呈蓝色 △ 反应： Cu + 2H2SO4(浓)= CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O 表现氧化性 酸性 ①：氧化大多数金属： △ Cu + 2H 2SO4 （浓） = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 结论：一般而言 △ 金属单质+浓硫酸 浓硫酸与金属反应小结 硫酸盐 + SO2↑+ H2O A、加热条件下，浓H2SO4可氧化绝大多数金属 (Au、Pt等除外)，但不产生H2。 B、常温下，浓H2SO4可使 Fe、Al钝化。 C、浓H2SO4与金属反应表现酸性和氧化性。 注意：浓硫酸与金属反应时，产生的是相应的硫酸盐 （高价）、二氧化硫和水；与非金属反应时，产物是 该非金属的最高价氧化物（或酸）、二氧化硫、和水。 (3)与低价化合物的反应 1. H2SO4(浓）+ 2HBr = Br2+SO2↑+2H2O H2SO4(浓）+ 2HI= I2+SO2↑+2H2O 2. H2SO4(浓）+ H2S = S↓+SO2 ↑ +2H2O 失 2 e- 2H2SO4（浓） + Cu △ CuSO == 4 +SO2 +2H2O 得 2 e- 2H2SO4 （浓） 失 4 e△ + C === 2SO2 +CO2 +2H2O 得 2×2 e注意：有浓硫酸参与的反应都没有离子存在， 所以没有离子方程式。 思考 浓硫酸与稀硫酸的氧化性有何不同？ 浓硫酸——酸根部分+6价S易得电子有氧性 ——强氧化性酸 稀硫酸——酸电离出的H+有氧化性 ——非强氧化性酸 2、有两瓶等体积的浓硫酸和稀硫酸，请设计 实验方案加以鉴别。 （1）观察状态，略为摇动，若为油状粘稠液体为浓硫 酸，另一瓶为稀硫酸。 （2）手掂分量，重者为浓硫酸，轻者为稀硫酸。 （3）取少量蒸馏水，向其中加入少量试样H2SO4，放出 大量热者为浓硫酸，另一份为稀硫酸。 （4）取少量试样，投入小块胆矾， 胆矾表面产生白 色粉末者为浓硫酸，胆矾溶解成看蓝色溶液者为稀硫 酸。 （5）用玻璃棒蘸取试液在纸上写字，立即变黑者为浓 硫酸，另一份为稀硫酸。 （6）取少量试液，向其中分别投入Fe片， 没明显变 化者为浓硫酸，放出大量气体者为稀硫酸。 4）难挥发性：用于制挥发性强酸（盐酸、硝酸） ∆ 2NaCl+H2SO4(浓)=Na2SO4+2HCl↑ 一.将下列现象中硫酸表现出来的性质写在空白处 1.浓硫酸可作气体干燥剂 吸水性 2.敞口放置浓硫酸时，质量增加 吸水性 3.浓硫酸使火柴梗变黑 脱水性 4.2H2SO4（浓）＋Zn ZnSO4＋2H2O＋SO2 酸性 强氧化性 工业制硫酸的主要设备（接触法） 硫酸工业生产流程自制动画 沸腾炉 接触室 吸收塔 净 化 冷却 三、硫酸的工业制法--接触法制硫酸 原料： 空气、黄铁矿或硫磺、98.3%的硫酸 阶 造气及净化 接触氧化 SO3的吸收 段 原 高温 ⇋ 2SO3 SO3+H2O=H2SO 理4FeS2+11O2= 2Fe2O3+8SO2 2SO2+O2 催化剂 点燃 S+O2===SO2 设 备 问 题 讨 沸腾炉 接触室 吸收塔 为什么不用 水和稀硫酸吸 收SO3？ 小 三阶段 结 1 .二氧化硫的的制取和净化 2 .二氧化硫氧化成三氧化硫 3 .三氧化硫的吸收和硫酸的生成 高温 三方程 4FeS2 +11O2 2SO2 +O2 SO3 +H2O 三设备 沸腾炉 接触室 吸收塔 V 2 O5 △ 2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4 几种重要的硫酸盐 1、矾:一些含结晶水的硫酸盐。 CuSO4·5H2O——胆矾、蓝矾 FeSO4·7H2O——绿矾 ZnSO4·7H2O——皓矾 KAl(SO4)2·12H2O——明矾（复盐） 2、硫酸钡(BaSO4):重晶石—钡餐 CaSO4·2H2O(生)石膏 3、CaSO 4 2CaSO4·H2O熟石膏 4、 Na2SO4·10H2O——芒硝 5、硫代硫酸钠（Na2S2O3）俗称大苏打，海波 思考题、向50ml18mol/L的H2SO4 溶液中加入足量的 铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的 量 A.等于0.45mol √C. 小于0.45mol B. 等于0.90mol D.在0.45mol与0.90mol之间 分析：（1）n(H2SO4)=18mol/L×50mL ×10-3=0.90mol （2）Cu——2H2SO4——H2SO4（被还原） 若0.90mol浓硫酸全部参加反应，则被还原的为0.45mol. （3）随着反应的进行，浓硫酸转化为稀硫酸，便不再与 铜反应。 练习 3.甲、乙二位同学各设计一个方案制备CuSO4， 甲用铜片和浓硫酸共热: Cu+2H2SO4(浓) ＝ CuSO4 + SO2 ↑+ 2H2O ; 乙设计的思路是, 2Cu+O2 ＝2CuO；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O; 试比较两个方案中哪个方案最佳，并说出理由。 例3，下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件 下反应产生的所有气体产物，填写下列空白；（1）；如将图中1， 2， 3三部分仪器的连接顺序变为2， 1，3，则可以检验出的物质 是--------------SO2,CO2 不能检验出的物质是--------------------H2O --； （2）；如果将仪器的连接顺序变为1，3，2，则可以检验出的物质 SO2,CO2 是---------------，不能检验出的物质是--------------------H2O -------； （3）；如果将仪器的连接顺序变为2，3，1，则可以检验出物质 SO2,CO2 H2O 是-----------------，不能检验出的物质是-----------------------