当前位置：首页 > 高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第一单元 含硫化合物的性质和应用 第2课时 硫酸的制备和性质学
第2课时 硫酸的制备和性质
[学习目标定位] 1.知道工业生产硫酸的基本原理及生产过程中原料的综合利用。2.熟知硫酸的化学性质和浓硫酸的特性。
一、硫酸的制备
工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程如下图：
根据上图回答下列问题：
(1)填写下列各进口或出口物质的名称：
A含硫矿石(如FeS2)；B炉渣；C二氧化硫、氧气；D尾气(SO2、O2)。 (2)接触法制硫酸分为三个阶段，填写下表：
三原料 三阶段 三设备 硫黄或含硫矿石(硫铁矿) 造气(生成SO2) 沸腾炉 点燃S＋O2=====SO2； 高温4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2
工业制硫酸的注意事项
(1)在沸腾炉中煅烧黄铁矿时，要把矿石粉碎，目的是增大黄铁矿与O2的接触面积，使反应加快提高原料利用率。
(2)炉气进入接触室前要净化，目的是除去炉气中的杂质，防止催化剂中毒及对设备造成不
2SO2＋O2空气 接触氧化(生成SO3) 接触室 催化剂△98.3%的浓H2SO4 SO3吸收(生成H2SO4) 吸收塔 三反应 (均放热) SO3＋H2O===H2SO4 2SO3 1
利影响。
(3)接触室内使用热交换器的目的是利用SO2和O2反应放出的热量预热输入设备的气体，冷却反应后的气体。
(4)在吸收塔内用98.3%的浓H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3时，易形成酸雾，吸收速率慢，而用98.3%的浓H2SO4吸收SO3时，吸收SO3的速率快，不形成酸雾，吸收完全。
1．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是( ) A．黄铁矿煅烧前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧 B．从沸腾炉出来的气体只有SO2 C．SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3
D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全 答案 D
解析 将黄铁矿粉碎是使其增大与空气的接触面积，使燃烧更快、更充分，并不是大块黄铁矿不能燃烧。从沸腾炉出来的气体除SO2外，还有SO3、O2等。SO2转化为SO3为可逆反应，正、逆反应同时进行，故SO2不可能全部转化为SO3。SO3转化为H2SO4，若直接用水吸收，会形成大量酸雾，导致SO3吸收不完全，工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂，则不会出现酸雾，吸收SO3更充分。
2．工业上制硫酸的设备分为三大部分：沸腾炉、接触室、吸收塔。下面的装置是仿照工业上制备硫酸工艺的流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。
请回答下列问题：
(1)写出沸腾炉内煅烧硫铁矿的反应方程式____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上图中的乙、丙分别相当于工业上制取硫酸装置中的________________、________________。
(3)从乙装置中出来的气体有________________________________________________。 (4)丙装置的作用为____________________，丁中的现象为________________。
2
(5)本实验设计还存在的较明显缺陷是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 高温
答案 (1)4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2 (2)接触室 吸收塔 (3)SO2、O2、SO3 (4)吸收SO3 有酸雾产生 (5)缺少尾气吸收装置
解析 乙装置相当于接触室，将SO2催化氧化为SO3，由于该反应是一个可逆反应，故从乙装置中出来的气体中含有SO2、O2、SO3；丙装置相当于吸收塔，用浓硫酸吸收SO3；丁装置是用水吸收SO3，SO3溶于水会放出大量的热，使水汽化为水蒸气，从而形成酸雾；本实验中缺少尾气吸收装置。 二、浓硫酸的特性
1．将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量的变化是增大，变化的原因是浓硫酸能吸收空气中的水蒸气。若将一瓶浓盐酸(或浓硝酸)敞口放置在空气中，其质量的变化是减小，原因是浓盐酸(或浓硝酸)易挥发，溶质减少。
2．将一定量的蔗糖放入小烧杯中，加入浓硫酸，观察到的现象是白色蔗糖变黑、体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体，发生反应的化学方程式是浓硫酸C12H22O11――→12C＋11H2O。
3．按表中图示装置完成实验，将有关反应现象及实验结论填入表中：
实验操作 a试管中铜丝表面变黑，有气泡逸出； 实验现象 b试管中的品红溶液逐渐变为无色； c试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色； 将a试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液变为蓝色 Cu和浓H2SO4反应的化学方程式为Cu＋实验结论
浓硫酸的特性
(1)吸水性：浓硫酸可以吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。在实验室里常用浓硫酸作干燥剂。
(2)脱水性：浓硫酸可以使有机化合物中的氢、氧元素按水的组成从有机物中“脱离”出来，
3
△2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O 结合生成水分子。 (3)强氧化性
①浓硫酸能与大多数金属反应，生成高价态金属的硫酸盐，本身一般被还原为SO2。 ②常温下，冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化，故可用铝槽车运输浓H2SO4。 ③与非金属反应
浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。 加热时，浓硫酸与木炭反应的化学方程式为 △
C＋2H2SO4(浓)=====CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
3．浓硫酸具有A.强酸性，B.强氧化性，C.高沸点、难挥发性，D.脱水性，E.吸水性等性质。以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质？请将答案的字母分别填入括号中。 (1)用NaCl固体和浓H2SO4在加热条件下制氯化氢气体( ) (2)用磷矿物[主要成分是Ca3(PO4)2]和硫酸反应制磷酸( ) (3)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体( ) (4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸( ) (5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末( ) (6)不能用浓硫酸干燥HBr、HI和H2S等气体( ) (7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑( ) 答案 (1)C (2)A (3)E (4)B (5)E (6)B (7)AD
解析 (1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末。(6)浓硫酸具有强氧化性，而HBr、HI、H2S具有强还原性。(7)浓硫酸既具有酸的通性，可使酸碱指示剂变色，又具有脱水性，可使有机物炭化。 规律总结 浓H2SO4强氧化性的理解 (1)浓H2SO4与稀H2SO4氧化性的区别
＋6
＋4
浓H2SO4具有强氧化性，原因是H2SO4―→SO2；
＋1
0
稀H2SO4具有弱氧化性，原因是H2SO4―→H2。 (2)常温下，Fe、Al遇浓H2SO4“钝化”
①“钝化”不是不反应，而是生成的致密氧化膜阻止金属与浓硫酸继续反应。 ②加热条件下，Fe、Al与浓硫酸反应而不会“钝化”。
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