高考化学大一轮考点精讲复习(课件+讲义) (24)
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考点18 硫酸的制备和性质
知识条目
必考要求 加试要求
1.硫酸的工业生产 a b
2.浓硫酸的特性(吸水性、脱水性和强氧化性) a
b
3.几种重要的硫酸盐及其用途
a
一、硫酸的工业生产
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：
包含三个步骤：
1．造气阶段：硫黄(或含硫矿石如FeS2)在沸腾炉中燃烧，化学方程式为4FeS2＋11O2=====△2Fe2O3＋8SO2；
2．接触氧化阶段：SO2在接触室内被催化氧化：2SO2＋O2催化剂△2SO3；
3．吸收和生成阶段：SO3在吸收塔被吸收：SO3＋H2O===H2SO4(用98.3%浓硫酸吸收)。
二、硫酸的性质
1．物理性质：无色油状液体，沸点高，难挥发，极易溶于水；浓硫酸溶解时可放出大量的热。
2．稀H2SO4的性质：硫酸是强电解质，在水溶液中发生电离的方程式为H2SO4===2H＋＋SO2－4，具有酸的通性，能与金属单质、碱性氧化物、碱、盐等物质发生反应。
3．浓H2SO4的特性：浓H2SO4中主要是H2SO4分子，因而浓H2SO4具有一些特殊的性质。
(1)吸水性：利用浓H2SO4的吸水性，其常用作干燥剂，但不能干燥碱性气体和还原性气体，如NH3、HI、H2S。 (2)脱水性：浓H2SO4能够将有机物里的氢、氧元素按原子个数2︰1的比例脱去，如浓硫酸使糖类、蛋白质脱水炭化。
(3)强氧化性：
①常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生“钝化”。原因：金属表面形成了致密的氧化物保护层。所以常温下可用铝槽车装运浓硫酸。
②能氧化不活泼的金属，如与Cu反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
③能氧化非金属单质，如与C反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)=====△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
三、浓硫酸与稀硫酸的性质、应用的比较
浓硫酸 稀硫酸
酸性 化学方程式 2NaCl＋H2SO4(浓)=====△Na2SO4＋2HCl↑ Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
应用 制氯化氢等挥发性酸 除铁锈、制硫酸铵等盐类
氧化性 强弱 强氧化性(硫元素被还原，可以与不活泼金属如Cu及非金属如C等发生氧化还原反应) 弱氧化性(氢元素被还原，只能与金属活动性顺序表中排在氢前面的金属反应)
化学方程式 Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
应用 精炼石油、制造炸药等 实验室制氢气、制盐等
吸水性 有无 有吸水性 无吸水性
应用 干燥剂 －
脱水性 有无 有脱水性 无脱水性
化学方程式 C12H22O11=====浓硫酸12C＋11H2O －
应用 在有机反应中作脱水剂、制染料等 －
四、硫酸盐和SO2－4、SO2－3的检验
1．重要的硫酸盐及其用途
硫酸盐 俗名 颜色 用途
2CaSO4·H2O 熟石膏 白色 作磨光粉、纸张填充物、气体干燥剂等
CaSO4·2H2O 生石膏 白色 塑像、模型、粉笔、医疗绷带等 FeSO4·7H2O 绿矾 浅绿色 生产铁系列净水剂、补血剂等
CuSO4·5H2O 胆矾、蓝矾 蓝色 配“波尔多液”、镀铜液
BaSO4 重晶石 白色 白色颜料、医疗上作“钡餐”
KAl(SO4)2·12H2O 明矾 白色 净水剂
2.SO2－4、SO2－3的检验
(1)SO2－4的检验：检验SO2－4时要防止其他离子的干扰。
①Ag＋的干扰：
先用盐酸酸化，能防止Ag＋的干扰，因为(离子方程式)Ag＋＋Cl－===AgCl↓。
②CO2－3、SO2－3的干扰：
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。因此检验SO2－4时，必须用酸酸化(不能用HNO3酸化)。例如：BaCO3＋2H＋===H2O＋CO2↑＋Ba2＋。
所用钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO2－3、HSO－3、SO2等会被溶液中的NO－3氧化为SO2－4，从而得出错误的结论。
正确操作：被检液，加足量盐酸酸化，若无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则含SO2－4。
(2)SO2－3的检验
向溶液中加入盐酸，将产生的气体通入品红溶液中红色褪去，加热后又恢复红色；或加入氯化钡溶液生成白色沉淀，加入盐酸，沉淀溶解并产生具有刺激性气味的气体。反应的离子方程式：SO2－3＋2H＋===SO2↑＋H2O；SO2－3＋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，则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是( )
A．一定会有SO2－4
B．含有SO2－4和Ag＋
C．可能含有SO2－4、Ag＋、SO2－3中的一种或两种
D．可能含有SO2－3或CO2－3
【解析】 A项错误，不能排除Ag＋、SO2－3的干扰；B项错误，因为溶液中SO2－4与Ag＋反应不能大量共存；C项正确，D项错误，由“加入稀硝酸，沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO2－3。
【答案】 C
【提炼】 SO2－4检验的易错点
(1)只加可溶性钡盐，不酸化。误将CO2－3、PO3－4、SO2－3等干扰离子判断成SO2－4。因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。
(2)误将Ag＋、Pb2＋判断成SO2－4。如向待测液中滴加BaCl2溶液，再加稀盐酸有白色沉淀便断定含SO2－4。其错误是未注意溶液中不含SO2－4，而含Ag＋或Pb2＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。
(3)误将SO2－3判断成SO2－4。如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SO2－4。该错误是未注意NO－3具有强氧化性，在酸性环境中发生反应：Ba2＋＋SO2－3===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO－3===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。
【例2】 关于浓硫酸的性质和用途，下列说法正确的是( )
A．用浓硫酸和蔗糖做“黑面包”实验，体现了浓硫酸具有脱水性和强氧化性
B．浓硫酸有吸水性，因此可以用来干燥NH3、H2、CO2等气体
C．铜与浓硫酸在加热条件下可以反应产生H2
D．常温下，浓硫酸不能用铁制容器盛放
【解析】 浓硫酸能将蔗糖中的H、O元素以H2O的形式脱出，有机物炭化，体现浓硫酸的脱水性，同时水和浓硫酸作用放热，碳单质与浓硫酸反应生成CO2与SO2，体现浓硫酸的强氧化性，故A正确；浓硫酸不能干燥NH3，NH3为碱性气体，会被浓硫酸吸收，B错误；铜与浓硫酸反应的产物为硫酸铜、SO2与水，体现浓硫酸的强氧化性与酸性，C错误；常温下，浓硫酸能使铁、铝发生钝化，因此常温下可以用铁、铝制容器盛放浓硫酸，D错误。
【答案】 A
【提炼】 浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性，也具有酸性，同时还能作为某些反应的催化剂，应正确区分浓硫酸在不同反应或操作中的作用。吸水性和脱水性的区别在于原来的物质中是否含有水分子，将水分子从原来的物质中脱除，体现吸水性；从原来没有水的物质中将H、O元素按水分子的比例脱出的过程体现脱水性；有SO2作为还原产物体现浓硫酸的强氧化性，有硫酸盐生成体现浓硫酸的酸性。
【例3】 下列关于含硫化合物的叙述不正确的是( )
A．SO2能与CaO反应，可用生石灰作工业废气的脱硫剂
B．SO2能使碘的淀粉溶液由蓝色变为无色，体现出漂白性
C．浓硫酸和Na2SO3反应制取SO2时，浓硫酸只表现酸性
D．医疗上曾用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药剂
【解析】 二氧化硫为酸性氧化物，与碱性氧化物CaO反应生成盐，减少二氧化硫排入空气的量，故可用生石灰(CaO)作为工业废气的脱硫剂，A正确；二氧化硫与I2的反应为氧化还原反应，将I2还原为I－，体现二氧化硫的还原性而非漂白性，B错误；浓硫酸与Na2SO3反应制取SO2，强酸制备弱酸，体现了浓硫酸的酸性，C正确；医疗上用硫酸钡作X射线透视检查的内服药剂，因为硫酸钡难溶于水、难溶于常见的酸，对人体无毒，D正确。
【答案】 B
【提炼】 SO2可以使多种有色溶液褪色，如溴水、碘水、酸性高锰酸钾以及滴有酚酞的NaOH和品红等，但是使有色溶液褪色不一定体现漂白性，要根据具体反应原理确定，使溴水、碘水和酸性高锰酸钾褪色体现还原性，使滴有酚酞的NaOH溶液褪色体现酸性氧化物性质，只有使品红褪色才是体现漂白性，结合形成不稳定的无色物质。此外，对于常见硫酸盐的性质与用途应有所了解，如石膏(CaSO4·2H2O)、绿矾(FeSO4·7H2O)、胆矾(CuSO4·5H2O)和重晶石(BaSO4)等。
【例4】 在烧瓶放20 g蔗糖，依次加入少量水、20 mL浓硫酸，蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，烧瓶发烫，品红溶液颜色变淡。请回答：
(1)仪器a的名称为________________。
(2)小试管盛装试剂为________________。
(3)下列说法不正确的是____________。
A．蔗糖变黑说明发生C12H22O11―→12C＋11H2O
B．品红颜色变淡说明SO2有漂白性
C．上述实验体现浓硫酸的脱水性、吸水性和氧化性
D．将气体依次通过饱和碳酸氢钠溶液、澄清石灰水，石灰水变浑浊证明含有CO2
【解析】 在烧瓶放20 g蔗糖，依次加入少量水、20 mL浓硫酸，蔗糖逐渐变黑，浓硫酸具有脱水性，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，是碳和浓硫酸加热反应生成二氧化碳、二氧化硫，烧瓶发烫反应放热，品红溶液颜色变淡，说明生成的二氧化硫具有漂白性。(1)仪器a是添加溶液、控制液体流速和体积的仪器，为分液漏斗。(2)生成的二氧化硫是污染性气体，不能排放到空气中，需要通过氢氧化钠溶液或氨水溶液吸收。(3)蔗糖的分子式为C12H22O11，浓硫酸具有脱水性，氢和氧按2∶1脱去剩余炭单质，C12H22O11―→12C＋11H2O，故A正确；二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，品红颜色变淡说明SO2有漂白性，B正确；蔗糖逐渐变黑体现了浓硫酸的脱水性，体积膨胀，形成疏松多孔的黑面包，说明炭单质和浓硫酸加热发生氧化还原反应，体现浓硫酸的强氧化性、吸水性，C正确；将气体依次通过饱和碳酸氢钠溶液、澄清石灰水，因为二氧化硫会与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，此外二氧化碳、二氧化硫都可以使澄清石灰水变浑浊，因此无法判断原气体中是否含有CO2，也无法确定是否是CO2使澄清石灰水变浑浊，故D错误。
【答案】 (1)分液漏斗 (2)NaOH或氨水 (3)D
【提炼】 本题考查了浓硫酸的特性与SO2的性质，在解题中一定要注意二氧化硫与二氧化碳性质的异同。二氧化硫和二氧化碳都属于酸性氧化物，有一些相似的性质(酸性氧化物的通性)，如与水反应生成相应的酸，与碱反应生成盐和水，而亚硫酸盐的溶解性与碳酸
