2020-2021学年新教材化学人教版必修第二册教案：第5章 第1节 第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验 Word版含解析

2020-2021学年新教材化学人教版必修第二册教案：第5章 第1节 第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验 Word版含解析

www.ks5u.com 第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验 发展目标 体系构建 ‎1.通过实验探究掌握浓硫酸的性质及应用，培养“宏观辨识与变化观念”的核心素养。‎ ‎2.结合工业制硫酸的流程了解H2SO4的工业制备原理，培养“科学态度与社会责任”的核心素养。‎ ‎3.通过实验认识SO的检验方法，培养“科学探究与科学态度”的核心素养。‎ 一、硫酸 ‎1．工业制硫酸的原理示意图 上述流程涉及的化学方程式为S＋O2SO2或4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4。‎ ‎2．硫酸的酸性 ‎(1)电离方程式：H2SO4===2H＋＋SO。‎ ‎(2)写出稀硫酸与Zn、CuO、NaOH溶液、NaHCO3溶液反应的离子方程式分别为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、H＋＋OH－===H2O、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。‎ ‎3．浓硫酸的特性 ‎(1)吸水性：浓硫酸能吸收存在于周围环境中的水分，可用于作干燥剂。‎ ‎(2)脱水性：浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氧元素按水的组成比脱去。‎ ‎(3)强氧化性 ‎①与金属Cu反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O。反应中氧化剂是浓硫酸，还原剂是Cu，还原产物为SO2。‎ ‎②与非金属的反应 浓硫酸与木炭反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。反应中氧化剂为浓硫酸，还原剂为C，还原产物为SO2。‎ ‎　实验制H2时，往往用稀硫酸而不用浓硫酸的原因是什么？‎ 提示：浓硫酸具有强氧化性与金属反应时不产生H2而是产生SO2。‎ 二、常见的硫酸盐 ‎1．石膏(化学式为CaSO4·2H2O)，加热失水变为熟石膏(化学式为2CaSO4·H2O)，应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷带，工业上还用于调节水泥的硬化速率。‎ ‎2．硫酸钡又称“重晶石”或“钡餐”，用于生产其他钡盐的原料或消化系统X射线检查的内服药剂。‎ ‎3．硫酸铜为白色粉末，CuSO4结合水后变为蓝色晶体胆矾(化学式为CuSO4·5H2O)，又称蓝矾。无水CuSO4可用于检验H2O的存在。胆矾和石灰乳混合制成一种常用的农药——波尔多液。‎ 三、硫酸根离子的检验 ‎1．SO的检验 ‎(1)实验探究：①稀硫酸或Na2SO4溶液现象为有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀不溶解 ‎②Na2CO3溶液现象为有白色沉淀生成，加盐酸后白色沉淀溶解且放出气体 ‎(2)SO的检验一般思路：待测液无沉淀无气体生成 白色沉淀生成 ‎2．粗盐中可溶性杂质的除去 杂质 加入的试剂 化学方程式 Na2SO4‎ BaCl2溶液 Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl MgCl2‎ NaOH溶液 MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl CaCl2‎ Na2CO3溶液 CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)浓硫酸有脱水性，所以可用浓硫酸作干燥剂。 (　　)‎ ‎(2)‎1 L 18.4 mol·L－1的浓硫酸与足量铜反应，生成9.2 mol 二氧化硫气体。‎ ‎ (　　)‎ ‎(3)浓硫酸与足量Zn反应的后期可以生成H2。 (　　)‎ ‎(4)H2、Cl2、CO2、HCl均可用浓硫酸干燥。 (　　)‎ ‎(5)浓硫酸使纸张变黑体现了浓H2SO4的脱水性。 (　　)‎ ‎[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√‎ ‎2．下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)对应关系正确的是(　　)‎ A.在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大(脱水性)‎ B.在加热条件下铜与浓硫酸反应(氧化性、酸性)‎ C.蔗糖与浓硫酸反应时有海绵状的炭生成(吸水性)‎ D.浓硫酸可用来干燥某些气体(不挥发性)‎ ‎[答案]　B ‎3．某报刊曾报道下面一段新闻“某日凌晨，一辆载有浓硫酸的罐车在某境内侧翻。从车中流出的硫酸使路边杂草等被腐蚀成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空气中到处弥漫着刺鼻的气味。”请用化学知识解释下列问题：‎ ‎(1)“路边杂草被腐蚀成黑色”其原因是___________________。‎ ‎(2)浓硫酸为不挥发性强酸，为什么说“到处弥漫着刺鼻的气味”？________________________________________________。‎ ‎[答案]　(1)浓硫酸使草炭化　(2)炭化后的碳与浓硫酸反应生成SO2‎ 浓硫酸的三大特性 探究1：蔗糖的脱水实验 现象1：蔗糖逐渐变黑。原因是浓硫酸具有脱水性：‎ C12H22O11‎12C＋11H2O。‎ 现象2：蔗糖体积膨胀，形成黑色疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体。原因是浓硫酸具有强氧化性，把C氧化成CO2，并有SO2气体放出。‎ 探究2：浓硫酸与Cu的反应 ‎[实验装置]‎ ‎[问题思考]‎ ‎1．a、b、c试管中的现象分别是什么？‎ 提示：a中铜丝变黑，有气体逸出；b中品红溶液逐渐变为无色；c中溶液变为红色。‎ ‎2．浸NaOH溶液棉团的作用是什么？写出反应的离子方程式。‎ 提示：吸收尾气SO2，防止污染空气。‎ SO2＋2OH－===SO＋H2O。‎ ‎3．b中现象说明了什么？‎ 提示：浓硫酸与Cu共热生成SO2，同时说明SO2具有漂白性。‎ ‎4．Cu与浓硫酸的反应中，浓H2SO4表现了什么性质？‎ 提示：强氧化性和酸性。‎ 浓硫酸的三大特性 吸水性 可吸收周围环境中的水分或结晶水 作吸水剂，可以用来干燥O2、N2、CO2、Cl2等气体，不能干燥碱性气体(NH3)和还原性气体(H2S、HI等)‎ 脱水性 将有机物中的氢、氧元素按水的组成比例脱去 如向蔗糖中加入浓硫酸：C12H22O11‎12C＋11H2O 强氧化性 与金属反应 常温 与Fe、Al接触，金属表面会生成一层致密的氧化膜而钝化 加热 大多数金属(Au、Pt除外)可被浓硫酸氧化，如Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 与非金属反应 可以和C、S、P等非金属反应，如：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与某些还原性物质(H2S、HI等)反应 H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O 微点拨：(1)常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性，生成硫酸盐和SO2，硫酸变稀后，生成的气体为H2。‎ ‎(2)加热与不活泼金属(如Cu)反应时，即使金属过量也不能使H2SO4完全反应，也不会产生H2。‎ ‎(3)浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。‎ ‎1．下列关于浓硫酸的叙述正确的是(　　)‎ A.浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B.蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体 C.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D.浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸只表现强氧化性 B　[浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖中H、O元素以水的形式脱出，‎ 从而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性，D错误。]‎ ‎2．5 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是(　　)‎ A.有0.09 mol的硫酸被还原 B.有0.045 mol的硫酸被还原 C.充分反应后体系中无硫酸剩余 D.消耗的铜的质量一定小于‎2.88 g D　[浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐被消耗，其浓度逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)＝‎0.005 L×18 mol·L－1＝0.09 mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)＜0.09 mol，被还原的硫酸小于0.045 mol，参加反应的铜小于‎2.88 g。]‎ SO的检验和粗盐的提纯 ‎1．分析下列说法是否正确？不正确的说明原因。‎ ‎(1)溶液中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有SO。‎ ‎(2)溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，说明溶液中含有SO。‎ ‎(3)溶液中先加入盐酸，无沉淀生成，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，说明溶液中含SO。‎ ‎(4)溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀生成，说明溶液含SO。‎ 提示：(1)错误，Ag＋、CO、SO等离子干扰。‎ ‎(2)错误，Ag＋干扰。‎ ‎(3)正确。‎ ‎(4)错误，SO干扰。‎ ‎2．如何除去NaCl溶液中的Ca2＋？‎ 提示：溶液中加入过量的Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量稀盐酸，调节溶液pH为中性。‎ ‎1．SO的检验 ‎(1)一般思路 待检验溶液无明显现象(若有沉淀，则静置后取上层清液)观察有无白色沉淀产生(若有白色沉淀产生，则说明待检验溶液中含有SO；若无白色沉淀产生，则说明待检验溶液中不含SO)。‎ ‎(2)排除干扰 ‎①Ag＋干扰：用盐酸酸化可排除Ag＋的干扰。‎ ‎②CO、SO、PO干扰：BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2都是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是，这些沉淀可溶于强酸中，因此检验SO时，必须先用盐酸酸化。不能用硝酸酸化，因在酸性条件下，SO、HSO等会被溶液中的NO氧化为SO，从而干扰检验结果。‎ ‎2．除去粗盐中可溶性杂质的步骤 微点拨：粗盐提纯时为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂，后续试剂要能够将前面所加的过量试剂除去，‎ 由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入，碳酸钠既要除去杂质钙离子还要除去过量的钡离子。‎ ‎3．向某溶液中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再滴入稀盐酸，沉淀不溶解，则该溶液中(　　)‎ A.一定有SO　 B．可能有SO或Ag＋‎ C.一定无Ag＋ D．可能有CO ‎[答案]　B ‎4．除去粗盐中的杂质CaCl2、MgCl2和Na2SO4，过程如下：‎ 下列有关说法中，不正确的是(　　)‎ A.除去Mg2＋的主要反应：MgCl2＋2NaOH===‎ Mg(OH)2↓＋2NaCl B.试剂①一定不是Na2CO3溶液 C.检验SO是否除净：取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液 D.滤液加稀盐酸时只发生反应：HCl＋NaOH===H2O＋NaCl D　[Mg2＋用氢氧化钠溶液除去，反应的化学方程式为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，故A正确；因为需要用Na2CO3除去过量的BaCl2，所以试剂①一定不是Na2CO3溶液，故B正确；检验硫酸根离子是否除净的操作为取少量滤液，加稀盐酸酸化，再加BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成，故C正确；由上述分析可知，滤液中含有过量的Na2CO3和NaOH，故向滤液中滴加稀盐酸时，盐酸会与Na2CO3和NaOH发生反应，故D错误。]‎ 物质的分离和提纯的“三个必须”和“四个原则”‎ ‎(1)三个必须 ‎①除杂试剂必须稍过量。‎ ‎②过量试剂必须除尽，且容易除去。‎ ‎③除杂途径选最佳，有多种杂质时除杂顺序必须合理。‎ ‎(2)四个原则 某同学在研究Fe与H2SO4的反应时，进行了如图所示的实验。‎ ‎1．实验Ⅰ中现象是什么？写出反应的离子方程式。‎ 提示：有气体生成，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ‎2．实验Ⅱ中，铁丝表面迅速变黑，反应很快停止，其原因是什么？体现了浓硫酸的什么性质？‎ 提示：浓硫酸使铁丝迅速形成一层氧化物保护膜阻止反应。体现了浓硫酸的强氧化性。‎ ‎3．实验Ⅲ中，B中的现象是什么？说明了什么问题？‎ 提示：品红溶液红色逐渐褪色，说明A中生成SO2气体。‎ ‎4．装置C的作用是什么？‎ 提示：吸收尾气中的SO2气体，防止污染环境。‎ ‎5．若检测到D处有可燃性气体，这种气体可能是什么？‎ 提示：H2。‎ ‎6．对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同学们得出以下结论：‎ ‎(1)浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同，浓硫酸的氧化性源于＋6价的硫元素，稀硫酸的氧化性源于什么？‎ ‎(2)造成反应多样性的因素有哪些？‎ 提示：(1)＋1价的氢元素(或H＋)。‎ ‎(2)浓度、温度等。‎ 通过Fe与浓、稀硫酸的反应实验探究，培养学生“科学探究与科学态度”的核心素养。‎ ‎1．下列反应式不正确的是(　　)‎ A.SO2转化为SO3：2SO2＋O22SO3‎ B.稀硫酸与Fe反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑‎ C.Zn与浓硫酸反应：Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O D.C与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ‎[答案]　B ‎2．浓硫酸有许多重要的性质，在与含有少量水分的蔗糖作用的过程中不能显示的性质是(　　)‎ A.酸性　　 B．脱水性 C．强氧化性　　 D．吸水性 ‎[答案]　A ‎3．用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是(　　)‎ A.上下移动①中铜丝可控制反应生成SO2的量 B.②中选用品红溶液验证SO2的生成 C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2‎ D.为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色 D　[上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸接触与分离，从而可以控制反应生成SO2的量，A项正确；SO2可使品红溶液褪色，B项正确；SO2有毒，要用NaOH溶液吸收处理，C项正确；反应液中H2SO4的浓度较高，不能向①中加水，应将①中溶液沿器壁慢慢加入水中且边加边搅拌，D项错误。]‎ ‎4．为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO和泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行五项操作：①过滤　②加过量NaOH溶液　③加适量盐酸　④加过量Na2CO3溶液　⑤加过量BaCl2溶液，正确的操作顺序是(　　)‎ A.①④②⑤③　　 B．④①②⑤③‎ C.②④⑤①③ D．⑤②④①③‎ D　[首先要明确除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，可分别加入Na2CO3溶液、NaOH溶液和BaCl2溶液，且三种溶液均过量才能使杂质离子分别变成CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4沉淀，过量的BaCl2溶液只能用Na2CO3溶液除去，故要在加入BaCl2溶液之后加入Na2CO3溶液，才能保证不引入新杂质Ba2＋，而多余的NaOH和Na2CO3只需要在过滤后再加入盐酸即可，至于NaOH溶液的加入顺序，只要在过滤前加入就可除去Mg2＋，故D项正确。]‎ ‎5．(素养题)某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为产生的气体除二氧化硫外，还可能有氢气。为了验证哪位同学的判断正确，丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸反应产生的气体为X，且该反应装置已略去)。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为__________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)乙同学认为还可能产生氢气的理由是______________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(3)装置A中加入的试剂可能是________，作用是________________；装置B中加入的试剂可能是________________，作用是___________；装置E中加入的试剂可能是________________，作用是________________。‎ ‎(4)可以证明气体X中含有氢气的实验现象：装置C中________，装置D中 ‎________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)二氧化硫由锌和浓硫酸反应得到，锌和浓硫酸反应得二氧化硫、硫酸锌和水，反应的化学方程式为Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)在Zn与浓H2SO4反应的过程中，H2SO4被消耗且有水生成，H2SO4浓度逐渐减小，变成稀H2SO4，Zn与稀H2SO4反应生成H2。(3)分析装置图可知，装置A可用品红溶液验证二氧化硫的存在；通过酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，通过装置B中的浓硫酸除去水蒸气；氢气和氧化铜反应生成铜和水蒸气，所以利用装置D中的无水硫酸铜检验水的生成，为避免空气中的水蒸气影响装置D中水的检验，装置E中的试剂为碱石灰。(4)证明气体X中含有氢气的现象是装置C中黑色粉末变为红色，装置D中白色粉末变为蓝色。‎ ‎[答案]　(1)Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)当Zn与浓硫酸反应时，浓硫酸逐渐变稀，Zn与稀硫酸反应可产生H2　(3)品红溶液　检验SO2　浓硫酸　吸收水蒸气　碱石灰　防止空气中的水蒸气进入装置D中　(4)黑色粉末变为红色　白色粉末变为蓝色