第2課時(shí)硫酸的工業(yè)制備濃硫酸的性質(zhì)研習(xí)一硫酸的工業(yè)制備[自讀教材]1．接觸法制備硫酸(1)硫酸工業(yè)主要設(shè)備與流程(2)硫酸工業(yè)三原料硫鐵礦(主要成分是______)空氣98.3%的濃H2SO4三階段造氣接觸氧化SO3的吸收和H2SO4的生成三反應(yīng)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up14(高溫))2Fe2O3＋8SO22SO2＋O2eq\o(,\s\up14(催化劑),\s\do14(△))2SO3SO3＋H2O=H2SO4三設(shè)備沸騰爐產(chǎn)生的SO2經(jīng)________，防止接觸室中催化劑中毒接觸室熱交換器的作用：利用________原理，反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱SO2和O2，同時(shí)冷卻生成的SO3吸收塔用98.3%濃H2SO4吸收SO3，不用水吸收，防止SO3溶于水反應(yīng)放熱導(dǎo)致________答案：(1)沸騰接觸室吸收塔(2)FeS2除塵凈化逆流酸霧2．硫酸工業(yè)(1)硫鐵礦工藝：產(chǎn)生________、廢氣，但原料豐富。(2)硫黃工藝：含雜質(zhì)少，廢氣少，不產(chǎn)生礦渣，但硫黃價(jià)格________。(3)化學(xué)工業(yè)制備的要求①原料廉價(jià)且穩(wěn)定，能降低運(yùn)輸成本。②從環(huán)保、成本等角度選擇合適的反應(yīng)、設(shè)計(jì)合理的裝置。③制備流程簡(jiǎn)單高效，能耗低，盡可能采用循環(huán)利用，生成的副產(chǎn)物較少。④制備過(guò)程綠色環(huán)保，沒(méi)有使用或生成對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，若有，須對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行無(wú)害化處理。答案：(1)礦渣(2)高[演習(xí)經(jīng)典]1．(2021·?？跈z測(cè))工業(yè)上用“接觸法”生產(chǎn)硫酸。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A．硫鐵礦燃燒前要粉碎，因?yàn)榇髩K硫鐵礦不能燃燒B．從沸騰爐出來(lái)的氣體只有SO2C．SO2氧化成SO3時(shí)，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3D．SO3用98.3%的濃H2SO4吸收，目的是防止形成酸霧，以便使SO3吸收完全答案：D解析：A項(xiàng)中，將硫鐵礦粉碎是增大其與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，并不是大塊硫鐵礦不能燃燒；B項(xiàng)中，從沸騰爐中出來(lái)的氣體除SO2外，還有未反應(yīng)的N2、O2等；C項(xiàng)中，SO2轉(zhuǎn)化為SO3為可逆反應(yīng)，反應(yīng)體系中SO2不可能完全轉(zhuǎn)化為SO3；D項(xiàng)中，SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4，若直接用水吸收，會(huì)形成大量酸霧，導(dǎo)致SO3吸收不完全，工業(yè)生產(chǎn)中用98.3%的濃硫酸作為吸收劑，則不會(huì)出現(xiàn)酸霧，充分吸收SO3。2．在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，SO3的吸收過(guò)程是在吸收塔(如圖)中進(jìn)行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．從①處通入SO3，整個(gè)吸收操作采取逆流的形式B．從②處加入98.3%的濃硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C．從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量的SO2，可直接排入空氣中D．從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸答案：C解析：首先明確裝置(設(shè)備)在吸收SO3過(guò)程中是采用逆流原理進(jìn)行的，即98.3%的濃硫酸是從吸收塔頂加入，而SO3是從吸收塔底部通入的。吸收SO3通常使用98.3%的濃硫酸，不用水或稀硫酸，原因是用水或稀硫酸吸收SO3時(shí)容易形成酸霧，吸收效率降低，不利于SO3的完全吸收。氣體的吸收常采用逆流原理，這樣有利于氣、液的充分接觸，吸收效果好。從吸收塔上部導(dǎo)出的氣體含有SO2，直接排入大氣會(huì)污染環(huán)境，所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。3．某硫酸廠制備硫酸的過(guò)程中，煅燒硫鐵礦時(shí)損失硫5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，在SO2的催化氧化時(shí)有92%的SO2轉(zhuǎn)化為SO3；在吸收塔中損失的SO3為0.6%。現(xiàn)有含F(xiàn)eS295%的硫鐵礦(雜質(zhì)不含硫元素)100t，則可制得98%的濃硫酸________t。答案：137.55解析：題中發(fā)生的反應(yīng)有①4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up14(高溫))2Fe2O3＋8SO2，②2SO2＋O2eq\o(,\s\up14(催化劑),\s\do14(△))2SO3，③SO3＋H2O=H2SO4，關(guān)系式為FeS2～2H2SO4。實(shí)際用于生產(chǎn)H2SO4的FeS2的質(zhì)量為100t×95%×(1－0.6%)×92%×(1－5%)≈82.532t設(shè)可制得98%的濃硫酸xt，有FeS2～2H2SO41202×9882．532txt×98%解得x≈137.55，即可制得98%的濃硫酸137.55t。研習(xí)二濃硫酸的性質(zhì)[自讀教材]1．濃硫酸的物理性質(zhì)純凈的硫酸是一種無(wú)色、________狀、黏稠的液體，沸點(diǎn)高，難揮發(fā)。常用的濃硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______，密度為1.84g·cm－3，物質(zhì)的量濃度約為18.5mol·L－1，腐蝕性較強(qiáng)，易溶于水，能以任意比例與水混溶，溶于水時(shí)會(huì)放出大量的________。答案：油98.3%熱2．實(shí)驗(yàn)探究濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論涉及的反應(yīng)向表面皿中加入少量膽礬，再加入約3mL濃硫酸，攪拌，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象藍(lán)色晶體變成________色粉末濃硫酸具有______性CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up14(濃H2SO4))CuSO4＋5H2O取2g蔗糖(C12H22O11)放入大試管中，加2～3滴水，再加入約3mL濃硫酸，迅速攪拌，然后塞緊帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將玻璃導(dǎo)管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象蔗糖逐漸變________，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的物質(zhì)，品紅溶液________濃硫酸具有______性，且能________碳單質(zhì)，本身被還原為SO2C12H22O11eq\o(=,\s\up14(濃H2SO4))12C＋11H2OC＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O將一小片銅片放入試管中，然后加入2mL濃硫酸，用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加熱前銅片在濃硫酸中無(wú)明顯現(xiàn)象；加熱后，銅片逐漸________，表面有________產(chǎn)生，試管中有________固體產(chǎn)生，溶液逐漸變綠；品紅溶液褪色濃硫酸具有____________性Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O答案：白吸水黑褪色脫水氧化溶解氣泡白色強(qiáng)氧化3．硫酸的應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用，如化肥、醫(yī)藥、農(nóng)藥的生產(chǎn)，金屬礦石的處理，金屬材料表面清洗等。4．重要的硫酸鹽名稱性質(zhì)及應(yīng)用硫酸鈣(CaSO4)石膏(CaSO4·2H2O)，也稱為_(kāi)_______；熟石膏(2CaSO4·H2O)與水混合很快凝固，作各種模型和________繃帶；調(diào)節(jié)水泥的________時(shí)間硫酸鋇(BaSO4)天然的硫酸鋇稱為_(kāi)_______，不溶于水，也不易被________透過(guò)，作檢查腸胃的內(nèi)服藥劑，俗稱________；作白色顏料，油漆、油墨、造紙、塑料、橡膠的原料及填充劑硫酸亞鐵(FeSO4)綠礬(FeSO4·7H2O)，可用于生產(chǎn)防治________的藥劑；生產(chǎn)凈水劑和顏料鐵紅(Fe2O3)的原料答案：生石膏石膏凝結(jié)重晶石X射線鋇餐缺鐵性貧血[研習(xí)重難]濃硫酸的特性[演習(xí)經(jīng)典]1．下列有關(guān)硫酸的化學(xué)事實(shí)及其表現(xiàn)出的性質(zhì)(括號(hào)中)的描述中，正確的是()A．久置在敞口容器中的濃硫酸，溶液質(zhì)量增大(脫水性)B．在加熱條件下鐵與濃硫酸的反應(yīng)(氧化性、酸性)C．蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的“黑面包”實(shí)驗(yàn)(吸水性)D．濃硫酸與氯化鈉固體反應(yīng)得到HCl氣體(強(qiáng)酸性)答案：B解析：久置在敞口容器中的濃硫酸，由于濃硫酸的吸水性，溶液的質(zhì)量增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；加熱條件下Fe與濃硫酸的反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性和酸性，選項(xiàng)B正確；“黑面包”的生成體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性和強(qiáng)氧化性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用濃硫酸制取HCl氣體利用了濃硫酸沸點(diǎn)高、難揮發(fā)的性質(zhì)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．下列敘述正確的是()A．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氫氣、氧氣、氨氣等氣體，但不能干燥有較強(qiáng)還原性的HI、H2S等氣體B．濃硫酸與單質(zhì)硫反應(yīng)的方程式為S＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))3SO2↑＋2H2O，在此反應(yīng)中，濃硫酸既表現(xiàn)了其強(qiáng)氧化性，又表現(xiàn)了其酸性C．把足量銅粉投入只含有2molH2SO4的濃硫酸中，得到氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4LD．常溫下能夠用鐵、鋁等容器盛放濃硫酸，是因?yàn)闈饬蛩岬膹?qiáng)氧化性使其鈍化答案：D解析：A項(xiàng)，濃硫酸具有吸水性，但由于其具有強(qiáng)氧化性和酸性，故不能用來(lái)干燥具有還原性的氣體和堿性氣體(NH3)；B項(xiàng)，金屬與濃硫酸反應(yīng)時(shí)，生成相應(yīng)的鹽和SO2，此時(shí)濃硫酸顯示酸性和強(qiáng)氧化性，而與S、C等非金屬單質(zhì)作用時(shí)，由于沒(méi)有鹽生成，故只顯示強(qiáng)氧化性；C項(xiàng)，Cu與濃硫酸反應(yīng)時(shí)，濃硫酸濃度逐漸降低，當(dāng)降到一定程度時(shí)變?yōu)橄×蛩幔磻?yīng)自行停止，故產(chǎn)生的SO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下不足22.4L。3．(2021·鄭州檢測(cè))用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過(guò)量濃硫酸的反應(yīng)。下列實(shí)驗(yàn)說(shuō)法中合理的是()A．上下移動(dòng)①中銅絲可控制SO2的量B．①中反應(yīng)完后溶液呈藍(lán)色C．③中選用品紅溶液吸收多余的SO2D．為確認(rèn)有CuSO4生成，向①中加水，觀察顏色答案：A解析：通過(guò)控制Cu絲與濃H2SO4的接觸和脫離可控制產(chǎn)生SO2的量，故A項(xiàng)正確；Cu與濃H2SO4反應(yīng)完后，溶液仍為濃H2SO4，生成的CuSO4在濃硫酸中不能以離子形式存在，故溶液呈棕色不呈藍(lán)色，為確認(rèn)有CuSO4生成，將①倒入水中，觀察顏色，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；③是尾氣處理裝置，但品紅只能用于檢驗(yàn)SO2，應(yīng)用NaOH溶液吸收多余的SO2，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。4．某報(bào)刊曾報(bào)道下面一段新聞“某日凌晨，一輛載有濃硫酸的罐車在某境內(nèi)側(cè)翻。從車中流出的硫酸使路邊雜草等被腐蝕成黑色，上面泛起黑色的泡沫，空氣中到處彌漫著刺鼻的氣味?！闭?qǐng)用化學(xué)知識(shí)解釋下列問(wèn)題：(1)“從車中流出的硫酸使路邊雜草等被腐蝕成黑色”其原因是________________________________________________________________________。(2)濃硫酸為不揮發(fā)性強(qiáng)酸，“空氣中到處彌漫著刺鼻的氣味”的原因是________________________________________________________________________。(3)該運(yùn)載硫酸的罐車可能是用________制造的。(4)寫出兩種鑒別濃硫酸和稀硫酸的簡(jiǎn)單方法：________________________________________________________________________。答案：(1)濃硫酸具有脫水性，使雜草炭化(2)碳與濃硫酸反應(yīng)生成SO2(3)鐵或鋁(4)方法一：分別取少量樣品于兩支試管中，分別加入鐵片或鋁片，有氣體生成的是稀鹽酸，沒(méi)有明顯現(xiàn)象的是濃硫酸。方法二：分別取少量樣品于兩支試管中，分別加入CuSO4·5H2O晶體，晶體溶解溶液呈藍(lán)色的是稀硫酸，固體由藍(lán)色變成白色的是濃硫酸(其他合理答案也可)研習(xí)三金屬與濃硫酸反應(yīng)計(jì)算[研習(xí)重難]1．金屬與濃H2SO4反應(yīng)計(jì)算技巧注意：利用n(SO2)討論顯示氧化性H2SO4的物質(zhì)的量，利用n(SOeq\o\al(2－,4))討論顯示酸性H2SO4的物質(zhì)的量。2．鐵與濃H2SO4加熱時(shí)反應(yīng)2Fe＋6H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O(濃H2SO4過(guò)量)Fe＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))FeSO4＋SO2↑＋2H2O(Fe過(guò)量)Fe＋H2SO4(稀)=FeSO4＋H2↑(副反應(yīng)發(fā)生)[演習(xí)經(jīng)典]1．向50mL18mol·L－1的H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱。充分反應(yīng)后，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量()A．小于0.45molB．等于0.45molC．在0.45～0.90mol之間D．大于0.45mol答案：A解析：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up14(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，被還原的硫酸的物質(zhì)的量理論上應(yīng)是參加反應(yīng)的硫酸的一半，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度逐漸降低，而銅與稀硫酸并不反應(yīng)，因此，被還原的硫酸的物質(zhì)的量應(yīng)小于一半，則50mL18mol·L－1H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱后被還原的硫酸的物質(zhì)的量應(yīng)小于0.45mol。2．(2021·福建莆田一中檢測(cè))下圖是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室從化學(xué)試劑商店買回的硫酸試劑標(biāo)簽上的部分內(nèi)容。據(jù)此下列說(shuō)法正確的是()eq\x(\a\al(硫酸化學(xué)純CP500mL,品名：硫酸,化學(xué)式：H2SO4,相對(duì)分子質(zhì)量：98,密度：1.84g·cm－3,質(zhì)量分?jǐn)?shù)：98%))A．該硫酸試劑的物質(zhì)的量濃度為18.4mol·L－1B．稀釋該硫酸時(shí)應(yīng)把水倒入硫酸中，