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硫酸知识专题,杨凌高新中学 程党会 2011年10月25日,硫酸是化学工业上最常用的三大强酸之一，在化肥、制药、钢铁、油漆、塑料、染料、冶金、纺织、石油精炼等许多领域都有着非常广泛的用途，因此硫酸被称为 “化学工业的发动机 ”，人们也经常用硫酸的产量来衡量一个国家化学工业的发展水平。硫酸在中学化学中也有着举足轻重的地位，许多化学反应都和它有着这样或者那样的关系。它既可以做某些反应的反应物，也可以做某些反应的催化剂；除此而外还经常被用做吸水剂（干燥剂）、脱水剂等；另外硫酸还与氧化还原反应、离子方程式、气体的制备等知识密切相关。因此，硫酸知识的学习对于学好高中化学具有牵一发而动全身的作用。,一、硫酸的归属：,（一）硫酸是一种含氧酸 1.含氧酸与无氧酸的比较：R为成酸元素,2. 酸酐、酸性氧化物、非金属氧化物之间的关系： 非金属氧化物中绝大部分是酸性氧化物（CO，NO不是） 酸性氧化物中绝大部分是酸酐（NO2不是） 酸酐多数是非金属氧化物，少数是金属氧化物（如Mn2O7） 3.判断一种氧化物是不是一种酸的酸酐，应该看成酸元素在这种氧化物当中与它在酸当中的化合价是否一致（一致了就是酸酐），而与它能否和水化合成这种酸没有关系，如： SiO2+H2OH2SiO3 3NO2+H2O=2HNO3+NO,4.一种含氧酸对应的只能有一种酸酐，而一种酸酐对应的却不一定只有一种酸，有可能出现“几酸共一酐”的现象，如SiO2，P2O5等。 5.常见含氧酸的酸酐： HNO2-N2O3 HNO3-N2O5 H2CO3-CO2 HCIO-CI2O H2SO3-SO2 HCIO3-CI2O5 H2SO4-SO3 HCIO4-CI2O7 HMnO4-Mn2O7 HPO3和H3PO4-P2O5 H2SiO3和H4SiO4-SiO2,（二）硫酸是一种二元酸,1.二元酸遇碱均可形成两种盐： _过量时形成正盐 2NaOH+H2SO4= Na2SO4+2H2O _过量时形成酸式盐 NaOH+H2SO4= NaHSO4 +H2O 令：n （NaOH）/ n （H2SO4）= n 则： n2时，发生第一个反应，产物为_ n1时，发生第二个反应，产物为_ 1n2时，产物为_,2.正盐和酸式盐的转化： 规律：正盐+酸（酸酐+水）= 酸式盐 酸式盐 + 碱 = 正盐 + 水 例如：Na2SO4+ H2SO4 = 2NaHSO4 NaHSO4+ NaOH = Na2SO4+H2O Na2CO3+H2O+CO2 = 2NaHCO3 NaHCO3+NaOH = Na2CO3+H2O 拓宽：碳酸的酸式盐受热容易分解成正盐 如2NaHCO3 = Na2CO3+H2O+CO2 应用：石头的搬家（钟乳石的形成）原理 CaCO3+H2O+CO2 = Ca（HCO3）2 Ca（HCO3）2 = CaCO3+H2O+CO2,加热,（三）硫酸是一种共价型电解质,1.规律：_型电解质只能在水溶液中电离，而_型电解质却既能在水溶液中电离， 又能在融化状态下电离，这就是两类电解质的最大区别；“融化状态下能电离”也就成了离子型电解质的本质特征。 2.思考：液态纯硫酸可以导电吗？为什么？,（四）硫酸是一种强电解质,1.强弱电解质的比较：,2.浓硫酸中水太少，所以硫酸也就电离得很少，因此浓硫酸与固体间的反应一般都不写离子方程式，但浓硝酸和浓盐酸与固体间的反应却要写离子方程式，因为含水较多。 浓硫酸的浓度约为98.3 浓硝酸的浓度约为70左右 浓盐酸的浓度约为37左右,（五）硫酸是一种强酸,1.规律：强酸 弱酸： 2.通式：强酸+弱酸盐=弱酸+强酸盐 3.实例:3H2SO4+Ca3(PO4)2= 3CaSO4+2H3PO4 H2SO4+ Na2SO3 = Na2SO4+H2O+SO2 4.反例:H2S + CuSO4 = H2SO4 + CuS （常用于除去其它气体中混有的H2S杂质）,（六）硫酸是一种难挥发性酸,1.规律：难挥发性酸易挥发性酸 （高沸点酸低沸点酸） 2.通式：难挥发性酸 + 易挥发性酸的盐 =易挥发性酸 + 难挥发性酸的盐 3.实例：H2SO4（浓）+ CaF2 = CaSO4 +2HF H2SO4（浓）+ NaCl = NaHSO4 +HCl H2SO4（浓）+2NaCl = Na2SO4 +2HCl H2SO4（浓）+NaNO3 = NaHSO4+HNO3 H3PO4（浓）+3NaBr = Na3PO4 +3HBr H3PO4（浓）+ 3 KI = K3PO4 + 3HI,加热,强热,微热,强热,微热,加热,（七）浓硫酸是一种氧化性酸,二.硫酸的物理性质：,1.色态：纯硫酸是一种_色的_状_体。 2.密度：比水大（1.84g/cm3） 3.沸点：比较高（338）,属于难挥发性酸 4.溶解性：可与水任意混溶（所以无_可言） 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。 思考： 稀释浓硫酸时应该怎么操作？为什么？液体间的混合（特指混合时会放出大量热的）应遵循怎么样的一般性原则？ 硫酸溶液的密度是怎么样随浓度的增大 而变化的？有没有一般性的规律呢？ 规律： 液体间的混合，一般都要遵循“_入 _，勤搅拌”的原则 密度大（ ）于水的物质，其水溶液的密度一般都遵循越浓越_ （ ）的规律,练习： 将浓度分别为30和90的两硫酸溶液等体积混合，所得的混合液的浓度应该是 A. 等于60 B.大于60 C. 小于60 D.无法确定 将浓度分别为30的乙醇溶液与水等体积混合，所得的混合液的浓度应该是 A. 等于15 B.大于15 C. 小于15 D.无法确定,三.稀硫酸具备酸的通性：,1.指示剂：石蕊试液_，酚酞试液_ 2.碱： H2SO4+NaOH（少量）= NaHSO4 +H2O （离子方程式为H+ OH- =H2O） H2SO4+Ba（OH）2= BaSO4+2 H2O （离子方程式中没有可删的离子） 3.碱性氧化物： 3H2SO4+ AI2O3= AI2(SO4) 3+3H2O H2SO4+CuO=Cu SO4 + H2O,4.（氢前）金属： H2SO4（稀）+Zn = ZnSO4+H2 （实验室制氢气） H2SO4（稀）+ Fe = FeSO4+H2 （注意：稀硫酸只能把金属氧化到低价） 5.盐：酸和盐的反应必须要有沉淀、气体或弱电解质生成，否则不能反应 H2SO4+Na2SO3 = Na2SO4+H2O+SO2 H2SO4+ BaCl2= 2HCl + BaSO4 3H2SO4+ Ca3(PO4)2 =3CaSO4 +2H3PO4,四.浓硫酸的特性：浓硫酸俗称_,（一）吸水性：浓硫酸吸收的是_水 1.原理：H2SO4+ nH2O =H2SO4 · nH2O（有大量热放出） 2.类型：既可吸收周围环境或周围物质里面混有的_水， 也可吸收结晶水合物里的_水 3.实例： 浓硫酸露置在空气中会体积变_，质量变_，浓度变_ 浓硫酸可以把胆矾（CuSO4 · 5H2O）由原来_色变成_色 4.应用： 浓硫酸可用于应急性制氯化氢：给浓_中加浓硫酸 浓硫酸常用做干燥剂： 既可把湿气体通过_洗干，又可把干固体通过_保干 硫酸有酸性，所以浓硫酸不能干燥氨气等碱性气体 浓硫酸有强氧化性，所以不能干燥H2S HBr HI等还原性气体,（二）脱水性：浓硫酸吸收的是_水,1.原理：浓硫酸能够把有机物分子中的H、O按照2:1提取出来 2.条件：一般都需加热，且需浓硫酸做催化剂 （浓硫酸还兼起脱水剂和吸水剂的作用） 3.类型：脱水的结果有可能使有机物炭化，也可能不炭化； 这取决于有机物本身的分子组成 n(H):n(O) 2:1的均不炭化： HCOOHH2O+CO （实验室制CO） C2H5OHH2O+C2H4 （实验室制C2H4） n(H):n(O) = 2:1的均可炭化： C12H22O1111H2O+12C （蔗糖炭化变黑） (C6H10O5 )n5 nH2O+6nC（用浓硫酸给纸上写字） 4.应用： 浓硫酸的脱水性结合后面要讲的强氧化性会对人的皮肤及其肉体产生强烈的腐蚀作用，万一不小心掉在了皮肤上，应先用_擦掉，然后用大量水冲洗，最后还可以再涂上一些稀的NaHCO3溶液去中和已经渗进皮肤里的硫酸。,（三）强氧化性：由_显示,1.与金属、非金属的反应：,2. 浓硫酸还可以与其他还原性物质发生反应，如： 2FeO +4H2SO4 (浓)=Fe2(SO4)3+4H2O+SO2 2Fe(OH)2+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+6H2O+SO2 2 HI + H2SO4（浓）= I2 + 2H2O+SO2 2 HBr + H2SO4（浓）= Br2+2H2O+SO2 H2S + H2SO4（浓）= S + 2H2O + SO2 H2S+ 3H2SO4（浓、过量）= 4 H2O+4SO2 故浓硫酸不能干燥H2S、HBr、HI等还原性气体 3. SO2虽然也具有相当强的还原性，但却不与浓硫酸发生反应，因而可以用浓硫酸做它的干燥剂，这是为什么？请用氧化还原反应规律加以解释。,4.化学是一门实验科学，虽然H2和CO都具有很强的还原性，但实验证明它们却都不能和浓硫酸发生反应，所以H2和CO都可以用浓硫酸做干燥剂。 5.硝酸的氧化性是由（H+NO3-）显示的，而不是由HNO3分子显示的，所以不论是浓硝酸还是稀硝酸或者是硝酸盐的酸性溶液都能显示出强的氧化性；而浓硫酸的强氧化性却是由H2SO4分子显示的，稀硫酸及硫酸盐的酸性溶液中均存在的是H+SO42- 而不是H2SO4分子，所以稀硫酸以及硫酸盐的酸性溶液不能显示强的氧化性。,6.加热时铁铝与浓硫酸也能发生反应，如： 2 Fe+6H2SO4（浓）= Fe2（SO4）3+6H2O +3SO2 如果铁过量还会发生 Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4 总反应为Fe+2H2SO4（浓）= FeSO4+2H2O+SO2 令：n（Fe）/n（H2SO4）= n 则 n1/3时，氧化产物是_ n1/2时， 氧化产物是_ 1/3n1/2时，氧化产物是Fe2（SO4）3和 FeSO4的混合物,加热,7.钝化小专题： 范围：金属仅限于铁和铝 酸仅限于冷而浓的硫酸或硝酸 本质：先发生短暂反应生成了致密的氧化物保护膜 后反应被膜隔离而中断 应用：判断物质间能否反应的习题中按不反应对 待，原因答“钝化”即可 可以用铁制的或者铝制的容器来装运和储存浓硫酸或者浓硝酸 8.综合：石蕊试液加浓硫酸 变红 褪色 （凡有强氧化性的物质一般都有一定的漂白作用） 石蕊试纸加浓硫酸 变红 变黑 变烂 蔗糖 湿糖 热糖 黑糖 黑色面包,几滴水,浓硫酸 （ ）,炭化 （ ）,膨化 （ ）,酸性,强氧化性,酸性,强氧化性,脱水性,五.硫酸的工业制法：,4FeS2 + 11O2 = 2 Fe2O3+8SO2 2 SO2 + O2 = 2 SO3 SO3 + H2O = H2SO4,煅烧,催化剂,加热,六.硫酸的用途：,1.做剂： 催化剂、吸水剂、脱水剂等 2.制气： H2 H2 S -用的是稀硫酸 SO2 -用的是70左右的硫酸 HCI HF CO C2 H4-用的是浓硫酸 3.化工原料：制磷肥、磷酸、炸药、蓄电池等 2H2SO4(浓)+Ca3(PO4)2=2CaSO4+Ca(H2PO4)2,七.硫酸根离子的检验：,（一）相关知识：以下物质在水溶液中均为白色沉淀 1.AgCl和BaSO4 既不溶于水，也不溶于稀HCI或稀HNO3 2.BaCO3和Ba3(PO4)2 都不溶于水，但可溶于稀HCI或稀HNO3 BaCO3 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 +H2O+CO 2 BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O +CO2 Ba3(PO4)2+6HNO3=3Ba(NO3)2+2H3PO4 Ba3(PO4)2 + 6 HCl = 3Ba Cl2 +2H3PO4 3.BaSO3 :不溶于水，可溶于稀HCI BaSO3+2HCl = BaCl 2 + H2O + SO 2 在稀HNO3中BaSO3可以被转化为BaSO4 3BaSO3+2HNO3=3BaSO4+H2O+2NO 4.其它亚硫酸盐也可以被（H+ + NO3-）氧化成硫酸盐 3SO32-+ 2H+ + 2NO3- =3SO42-+H2O+2NO,（二）检验方案： 方案一 未知液 白色沉淀 干净沉淀 沉淀不溶 1.给未知液中加Ba(NO3)2有白色沉淀生成 (此处不能加BaCl2，否则无法排除Ag+的干扰) 2.把沉淀过滤出来并洗涤干净，以防NO3-和后面所加的H+把BaSO3氧化成BaSO4 3.给沉淀中加稀盐酸（此处不能加稀HNO3，否则无法排除SO32-的干扰），若沉淀不溶解则可证明未知液中含有SO42-,过滤洗涤,稀盐酸,硝酸钡溶液,方案二 未知液 酸化清液 白色沉淀 1. 给未知液中加过量稀盐酸（此处不能加HNO3，因为它可把SO32- 氧化成SO42-）,提前除去Ag+、 CO32-、 SO32- 等干扰性离子 Ag+ +Cl- = AgCl CO32-+2H+ =H2O+CO2 SO32-+2H+ =H2O+SO2 2.给第一步所得的酸化液(若有沉淀要取上层清液)中加BaCl 2或者Ba(NO3)2，若有沉淀生成即可证明未知液中肯定有SO42-（酸化液中不会生成磷酸钡沉淀的，因为磷酸钡可溶于稀盐酸中） 比较：显然第二种方案比第一种方案更佳,硝酸钡溶液,稀盐酸,或氯化钡溶液,（三）练习： 某未知液中先加稀HNO3后加BaCl 2最终有白色沉淀产生，则此溶液中一定含有的离子是： A. SO42- B. SO32-或 SO42- C. SO32- D. Ag+ 、SO32-或 SO42-,八.几种重要的硫酸盐：,1.胆矾：CuSO4 · 5H2O 加热可由色变成色 2.绿矾：FeSO4 · 7H2O 浅绿色 3.皓矾：ZnSO4 · 7H2O 无色 4.明矾：KAl（SO4）2 · 12H2O无色，可用于净水 5.芒硝：Na2SO4 · 10H2O 白色，可做缓泻剂 6.泻盐：MgSO4 · 7H2O 白色，可做促泻剂 7.石膏：CaSO4 · 2H2O加热可变成熟石膏2CaSO4 · H2O，可做模型、绷带等，还可用于点豆腐，调节水泥的凝结时间。 8.重晶石：BaSO4不溶于水，也不溶于稀盐酸（人体胃酸的主要成分）等，还不能被X射线穿透；所以常用做钡餐透视（BaSO4在胃部损伤处不易附着）。 思考：已知钡属于重金属，Ba2+可使人发生重金属盐中毒。想一想BaCl2和BaCO3能否用于钡餐透视？,九.以下事实分别和硫酸的什么性质有关：,1.实验室制氢气 2.实验室制CO 3.实验室制HCI（常规型和应急型） 4.实验室制H2S 5.工业上制磷酸 6.浓硫酸与铜反应 7.浓硫酸与碳反应 8.浓硫酸使胆矾变色 9.浓硫酸遇铁铝钝化 10.浓硫酸漏置会变重,11.浓硫酸能烧伤皮肤 12.浓硫酸做干燥剂 13.用浓硫酸给纸上写字 14.稀释浓硫酸时会放出大量热 15.浓硫酸使蔗糖先炭化后膨化 16.浓硫酸使石蕊试纸先变红后变黑再变烂 17.浓硫酸使石蕊试液先变红后褪色 18.液态硫酸不能导电 19.硫酸遇碱可成两种盐 20.浓硫酸不能干燥氨气,十，本节重点知识小结：,硫酸的归属： 强电解质，共价型电解质， 含氧酸，二元酸，氧化性酸， 强酸， 难挥发性（高沸点）酸 浓硫酸的特性： 吸水性，脱水性，强氧化性 稀硫酸的性质： 具备酸的5条通性 SO42-离子的检验：要密切关注 Ag+、CO32-、SO32- 、PO43-等离子的干扰 强氧化性 稀硫酸具备酸的通性：5条 硫酸根离子的检验：要密切关注 Ag+、 CO32-、 SO32-、PO43-的干扰,