1、第一单元含硫化合物的性质第2课时 硫酸的工业制法 浓硫酸的性质硫化汞矿石（丹砂）硫化汞矿石（丹砂） 硫酸是当令世界上最重要的化工产品之一，美誉硫酸是当令世界上最重要的化工产品之一，美誉为为“化学工业之母化学工业之母”，工业上常用硫酸的年产量来衡，工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。早在量一个国家的化工生产能力。早在1000年以前，我国年以前，我国就用加热胆矾（就用加热胆矾（CuSOCuSO4 45H5H2 2O O）或绿矾（）或绿矾（FeSOFeSO4 47H7H2 2O O）的方法来制硫酸，如：的方法来制硫酸，如：黄帝九鼎神丹经诀黄帝九鼎神丹经诀“炼石胆取精华法炼石胆取精华法
2、”。硫酸的应用史和重要作用硫酸的应用史和重要作用沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔净净化化冷却冷却一、硫酸的工业制备一、硫酸的工业制备接触法接触法三原料三阶段三设备三反应(均放热)硫黄或含硫矿石硫黄或含硫矿石( (硫铁矿硫铁矿) )空气空气98.3%98.3%的浓的浓H H2 2SOSO4 4造气造气( (生成生成SOSO2 2) )接触氧化接触氧化( (生成生成SOSO3 3) )SOSO3 3吸收吸收( (生成生成H H2 2SOSO4 4) )沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 S + O2 = SO2 SOSO3 3H H2
3、2O=HO=H2 2SOSO4 4 2SO 2SO2 2 + O+ O2 2 2SO2SO3 3 H2SO4SSO3SO2(1)(2)(3)思考并回答下列问题：思考并回答下列问题：（1 1）有哪些特殊的工艺要求？硫铁矿为什么要粉碎？）有哪些特殊的工艺要求？硫铁矿为什么要粉碎？（2 2）从沸腾炉中出来的气体中含有哪些杂质，怎样处理？）从沸腾炉中出来的气体中含有哪些杂质，怎样处理？（3 3）热交换器起什么作用？为什么控制温度在）热交换器起什么作用？为什么控制温度在450450？（4 4）为什么用）为什么用98.3%98.3%的浓硫酸吸收而不用水吸收？的浓硫酸吸收而不用水吸收？（5 5）浓硫酸为什么
4、要从上向下喷下？）浓硫酸为什么要从上向下喷下？（6 6）会产生哪些废弃物？）会产生哪些废弃物？ 硫硫铁矿中铁矿中FeSFeS2 2的质量分数一般为的质量分数一般为20%-50%，制酸工艺过，制酸工艺过程中所产生的矿渣和废气便生产装置变得较为复杂。而采程中所产生的矿渣和废气便生产装置变得较为复杂。而采用硫黄制酸法，工艺流程和设备相对简易。硫黄含杂质少，用硫黄制酸法，工艺流程和设备相对简易。硫黄含杂质少，燃烧生成的气体含杂质少，可免去气体净化的过程，制备燃烧生成的气体含杂质少，可免去气体净化的过程，制备过程也不产生矿渣。因此，硫铁矿制酸投资几乎是同等规过程也不产生矿渣。因此，硫铁矿制酸投资几乎是同
5、等规模硫黄制酸设备的两倍。但硫黄原料价格高于硫铁矿，具模硫黄制酸设备的两倍。但硫黄原料价格高于硫铁矿，具体选用何种硫酸制备工艺，应根据实际条件和要求进行决体选用何种硫酸制备工艺，应根据实际条件和要求进行决策。策。（1）原料廉价且稳定，降低运输成本。）原料廉价且稳定，降低运输成本。（2）从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应）从环保、成本等角度选择合适的化学反应，保证在反应中能充分接触。中能充分接触。（3）制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量质尽可能）制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量质尽可能加以循环利用，生副产物较少。加以循环利用，生副产物较少。（4）制备过程绿色，环保，不
6、使用或生成对环境有害的物质。）制备过程绿色，环保，不使用或生成对环境有害的物质。化学工业制备的要求化学工业制备的要求一、硫酸的性质一、硫酸的性质A A、稀硫酸的化学通性、稀硫酸的化学通性1、可以使紫色石蕊试液变红、可以使紫色石蕊试液变红2、与碱反应：、与碱反应： H H2 2SOSO4 4+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SOSO4 4+H+H2 2O O3、与金属反应：、与金属反应： H H2 2SOSO4 4+Zn=ZnSO+Zn=ZnSO4 4+H+H2 25、与某些盐反应：、与某些盐反应：4、与金属氧化物：、与金属氧化物：H H2 2SOSO4 4+CuO=CuSO+CuO=C
7、uSO4 4+H+H2 2O OH H2 2SOSO4 4+BaCl+BaCl2 2=BaSO=BaSO4 4+2HCl+2HClB B、浓硫酸、浓硫酸一一) 物理性质：物理性质：1)色味态色味态:2)密密 度：度：3)溶解性：溶解性：4)沸沸 点：点：无色、无味、粘稠的油状液体无色、无味、粘稠的油状液体大大与水任意比互溶。与水任意比互溶。高，难挥发高，难挥发注：注：一高一高: 三大三大:沸点沸点密度、溶解度、稀释热密度、溶解度、稀释热思考：浓硫酸的稀释？思考：浓硫酸的稀释？二）浓硫酸的特性二）浓硫酸的特性1.1.吸水性吸水性实验：在试管中放入少量胆矾，再加入少量浓硫酸实验：在试管中放入少量胆
8、矾，再加入少量浓硫酸现象现象：由由蓝色蓝色晶体变为白色粉末晶体变为白色粉末应用：应用：作气体干燥剂（氯气、氢气、二氧化碳等）作气体干燥剂（氯气、氢气、二氧化碳等）注：注：浓浓H H2 2SOSO4 4不可干燥不可干燥 NHNH3 3、H H2 2S S 、HBrHBr、HIHI等等CuSO45H2O + H2SO4(浓浓)= CuSO4 + H2SO45H2O2.2.脱水性脱水性区分：区分：1)吸水性吸水性2)脱水性脱水性-吸收现成的水吸收现成的水-反应生成水反应生成水实验实验2 2：蔗糖中加浓硫酸，并把产生的气体通入品红溶液蔗糖中加浓硫酸，并把产生的气体通入品红溶液现现 象象： 颜色颜色 白
9、白-棕棕-黑，黑，体积膨胀，呈疏松海绵状体积膨胀，呈疏松海绵状试管壁热试管壁热 品红品红溶液褪色溶液褪色1 1、烧杯壁为什么是热的？、烧杯壁为什么是热的？2 2、为什么蔗糖会变黑？、为什么蔗糖会变黑？3 3、为什么体积会膨胀？、为什么体积会膨胀？4 4、表现了浓硫酸的什么性质？、表现了浓硫酸的什么性质？浓硫酸吸水放热浓硫酸吸水放热蔗糖炭化蔗糖炭化有气体生成有气体生成吸水性、脱水性吸水性、脱水性黑面包黑面包实验实验（2 2）与金属反应）与金属反应常温：与铁、铝钝化常温：与铁、铝钝化加热：几乎与所有金属反应（金、铂除外）加热：几乎与所有金属反应（金、铂除外）3.3.强氧化性强氧化性（1 1）与非金
10、属反应）与非金属反应思考？如何验证产物？思考？如何验证产物？ 滴到蓝色石蕊试纸上，现象滴到蓝色石蕊试纸上，现象?滴到皮肤上，如何处理？滴到皮肤上，如何处理？ 2H2H2 2SOSO4 4（浓）（浓）C C COCO2 2 2H2H2 2O O 2SO2SO2 2注意：注意：浓硫酸与金属反应时，产生的是相应的硫酸盐浓硫酸与金属反应时，产生的是相应的硫酸盐（高价）、二氧化硫和水；与非金属反应时，产物是该（高价）、二氧化硫和水；与非金属反应时，产物是该非金属的最高价氧化物（或酸）、二氧化硫、和水。非金属的最高价氧化物（或酸）、二氧化硫、和水。 实验实验 在试管中放入一块铜片，加热。将生成的气体在试管
11、中放入一块铜片，加热。将生成的气体通入到品红溶液，然后加热品红溶液，把试管中反应后通入到品红溶液，然后加热品红溶液，把试管中反应后的溶液倒在水中稀释。的溶液倒在水中稀释。现象现象： 1）生成气体、品红溶液褪色，加热，红色复现）生成气体、品红溶液褪色，加热，红色复现2）试管中试管中溶液稀释后呈蓝色溶液稀释后呈蓝色反应反应：Cu + 2H2SO4(浓浓)= CuSO4 + SO2 + 2H2O表现表现: :氧化性氧化性 酸性酸性C + 2HC + 2H2 2SOSO4 4（浓）（浓）COCO2 2+ 2SO+ 2SO2 2+2H+2H2 2O OC与浓硫酸反应产物的鉴别与浓硫酸反应产物的鉴别（4
12、4）难挥发性：）难挥发性：用于制挥发性强酸（盐酸、硝酸）2NaCl+H2SO4(浓浓) = Na2SO4+2HCl1. H2SO4(浓）浓）+ 2HBr = Br2+SO2+2H2O H2SO4(浓）浓）+ 2HI= I2+SO2+2H2O2. H2SO4(浓）浓）+ H2S = S+SO2 +2H2O（3）与低价化合物的反应）与低价化合物的反应明矾明矾KAl(SOKAl(SO4 4) )2 212H12H2 2O O芒硝芒硝NaNa2 2SOSO4 410H10H2 2O O常见的几种硫酸盐常见的几种硫酸盐绿绿矾（矾（FeSO47H2O）皓矾（皓矾（ZnSO47H2O）常见的几种硫酸盐常见的
13、几种硫酸盐胆矾胆矾（又称蓝矾）（又称蓝矾）硫酸钡晶体硫酸钡晶体（重晶石）（重晶石）常见的几种硫酸盐常见的几种硫酸盐二、几种重要的硫酸盐二、几种重要的硫酸盐1 1、硫酸钙：、硫酸钙：石膏（或生石膏）石膏（或生石膏）- CaSO- CaSO4 42H2H2 2O O 熟石膏熟石膏-2CaSO-2CaSO4 4H H2 2O O 2 2、硫酸钡：、硫酸钡：俗称俗称“重晶石重晶石”、“钡餐钡餐”、 白色颜料白色颜料3 3、硫酸铜：、硫酸铜：CuSOCuSO4 45H5H2 2O O 俗称俗称“蓝矾蓝矾”“胆胆矾矾”三、浓硫酸的用途三、浓硫酸的用途1.判断正误判断正误(正确的打正确的打“”,错误的打错误
14、的打“”)(1)浓硫酸具有强氧化性浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸不具有氧化性。稀硫酸不具有氧化性。()(2)将浓硫酸滴到蔗糖表面将浓硫酸滴到蔗糖表面,固体变黑膨胀并有刺激性气味的气体生固体变黑膨胀并有刺激性气味的气体生成成,说明浓硫酸有脱水性和强氧化性。说明浓硫酸有脱水性和强氧化性。()(3)浓硫酸具有强氧化性浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性具有还原性,所以浓硫酸不能干燥所以浓硫酸不能干燥SO2。()(4)浓硫酸具有吸水性浓硫酸具有吸水性,所以浓硫酸可以干燥所以浓硫酸可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体。等气体。()(5)铜不能置换出稀硫酸中的氢铜不能置换出稀硫酸中的氢,但在
15、加热条件下可置换出浓硫酸中但在加热条件下可置换出浓硫酸中的氢。的氢。()(6)Ba2+、Cu2+都属于重金属离子都属于重金属离子,可使人中毒。可使人中毒。()答案答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.在下列生成二氧化硫的反应中在下列生成二氧化硫的反应中,反应物中的含硫物质被氧化反应物中的含硫物质被氧化的是的是()A.硫在空气中燃烧硫在空气中燃烧 B.铜片与浓硫酸共热铜片与浓硫酸共热C.红热的木炭与浓硫酸反应红热的木炭与浓硫酸反应 D.亚硫酸钠与浓硫酸反应亚硫酸钠与浓硫酸反应答案答案:A解析解析:硫在空气中燃烧生成硫在空气中燃烧生成SO2,硫被氧化硫被氧化;铜片与浓硫酸共热铜片与浓硫酸共
16、热,浓硫酸被还原生成浓硫酸被还原生成SO2;红热的木炭与浓硫酸反应红热的木炭与浓硫酸反应,浓硫酸被还浓硫酸被还原生成原生成SO2;亚硫酸钠与浓硫酸反应亚硫酸钠与浓硫酸反应,没有元素化合价的变化没有元素化合价的变化,不不属于氧化还原反应。属于氧化还原反应。3.在下图所示的实验装置中在下图所示的实验装置中,从实验开始到过一段时间后从实验开始到过一段时间后,对观对观察到的现象叙述不正确的是察到的现象叙述不正确的是 ()A.中苹果块会干瘪中苹果块会干瘪 B.中胆矾晶体表面有中胆矾晶体表面有“白斑白斑”C.中小试管内有晶体析出中小试管内有晶体析出 D.中中pH试纸变红试纸变红答案答案:D解析解析:浓硫酸
17、具有吸水性、脱水性和强氧化性。苹果块的水分被浓硫酸吸浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性。苹果块的水分被浓硫酸吸收变干瘪收变干瘪;胆矾晶体中的结晶水被浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水被浓硫酸吸收,表面出现表面出现“白斑白斑”;饱和硝酸钾溶饱和硝酸钾溶液中的部分溶剂被浓硫酸吸收液中的部分溶剂被浓硫酸吸收,溶液中有晶体析出溶液中有晶体析出;由于浓硫酸具有脱水性由于浓硫酸具有脱水性,会会使使pH试纸变黑。试纸变黑。4.4.下列现象反映了硫酸的哪些主要性质下列现象反映了硫酸的哪些主要性质? ? (1)(1)浓硫酸滴在木条上，过一会儿，木条变黑。浓硫酸滴在木条上，过一会儿，木条变黑。 (2)(2)敞口放置浓硫
18、酸时，质量增加。敞口放置浓硫酸时，质量增加。 (3)(3)锌粒投入稀硫酸中，有气泡产生。锌粒投入稀硫酸中，有气泡产生。 (4)(4)把铜片放入浓硫酸里加热，产生气体。把铜片放入浓硫酸里加热，产生气体。 (5)(5)利用浓硫酸和食盐固体反应可制利用浓硫酸和食盐固体反应可制HClHCl气体。气体。 (6)(6)浓硫酸不能用来干燥硫化氢气体。浓硫酸不能用来干燥硫化氢气体。 (7)(7)利用硫化亚铁跟稀硫酸反应可制利用硫化亚铁跟稀硫酸反应可制H H2 2S S气体。气体。脱水性脱水性吸水性吸水性酸性酸性酸性和强氧化性酸性和强氧化性难挥发性难挥发性强氧化性强氧化性强酸性强酸性5.(双选双选)下列叙述正确
19、的是下列叙述正确的是()A.浓硫酸是一种干燥剂浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但但不能干燥有较强还原性的不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体等气体B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为S+2H2SO4(浓浓) 3SO2+2H2O,在此反应中在此反应中,浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性C.把足量铜粉投入只含把足量铜粉投入只含2 mol H2SO4的浓硫酸中的浓硫酸中,充分加热后得充分加热后得到气体体积到气体体积(标准状况下标准状况下)不足不足22.4 LD.常温下能够用铁、铝等
20、容器盛放浓硫酸常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸的强氧是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化化性使其钝化答案:CD6.浓硫酸和浓硫酸和2 molL-1的稀硫酸在实验室中敞口放置。它们的的稀硫酸在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如图所示。分析质量和放置天数的关系如图所示。分析a、b曲线变化的原因曲线变化的原因是是()A.a升华、升华、b冷凝冷凝B.a挥发、挥发、b吸水吸水C.a蒸发、蒸发、b潮解潮解D.a冷凝、冷凝、b吸水吸水答案答案:B解析解析:浓硫酸具有吸水性浓硫酸具有吸水性,溶液质量增加溶液质量增加;而而2 molL-1稀硫酸因水稀硫酸因水分挥发分挥发,溶液质量减小。溶液质量减小。
