2023年硫酸的制备和性质 2（教学课件）.ppt

硫酸的制备硫酸的制备 也是许多化学工业的重要原料。也是许多化学工业的重要原料。硫酸的用途：硫酸的用途：制造农药、医药、炸药、化肥、染料、化学纤维制造农药、医药、炸药、化肥、染料、化学纤维 用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染 如何制取硫酸？如何制取硫酸？硫酸是根底化学工业的重要产品。硫酸是根底化学工业的重要产品。古代：加热胆矾古代：加热胆矾CuSOCuSO4 4 5H5H2 2O O或绿矾或绿矾FeSOFeSO4 4 7H7H2 2O O 反响原理：反响原理：CuSOCuSO4 4 5H5H2 2OCu(OH)OCu(OH)2 2+H+H2 2SOSO4 4+3H+3H2 2O O CuO+HCuO+H2 2O O CuCu2+2+、FeFe2+2+水解的结果水解的结果 与与Fe(OH)3Fe(OH)3胶体制备、胶体制备、明矾的净水作用的反响原理相似明矾的净水作用的反响原理相似 现代：接触法制硫酸现代：接触法制硫酸 世界上主要用世界上主要用 作原料作原料 我国主要用我国主要用 作原料作原料 思考：思考：用硫黄作原料、用黄铁矿作原料在操作上有哪用硫黄作原料、用黄铁矿作原料在操作上有哪些不同？在本钱上和污染上有何差异？些不同？在本钱上和污染上有何差异？我国为什么主要用黄铁矿作原料？我国为什么主要用黄铁矿作原料？硫黄硫黄 黄铁矿黄铁矿 1.1.原料原料 S FeS2 SO2 SO3 H2SO4 造气造气 氧化氧化 吸收吸收 O2 O2 O2 H2O 2.2.原理原理 S+OS+O2 2 SOSO2 2 点燃点燃 4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2 高温高温 2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3 催化剂催化剂 SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4 造气造气 沸腾炉沸腾炉 思考：思考：硫铁矿为什么要进行粉碎？硫铁矿为什么要进行粉碎？矿石进料口为什么在进风口上面？矿石进料口为什么在进风口上面？燃烧黄铁矿的设备为什么叫沸腾炉？燃烧黄铁矿的设备为什么叫沸腾炉？为什么不另加燃料？为什么不另加燃料？炉气中含有哪些成分？炉气中含有哪些成分？炉气在氧化之前为什么必须先净化？炉气在氧化之前为什么必须先净化？除去哪些杂质？经过哪些操作？除去哪些杂质？经过哪些操作？除去：矿尘、砷和硒、水蒸气除去：矿尘、砷和硒、水蒸气 操作：除尘、洗涤、枯燥操作：除尘、洗涤、枯燥 硫硫铁铁矿矿 空气空气 炉炉气气 出出渣渣口口 矿尘、砷和硒的化合物等使催化剂中毒，矿尘、砷和硒的化合物等使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响。水蒸气对设备和生产有不良影响。3.3.设备设备 氧化氧化 接触室接触室 思考：思考：进入接触室的气体如何预热？进入接触室的气体如何预热？反响后的气体如何冷却？反响后的气体如何冷却？热交换器中气体为什么逆流？热交换器中气体为什么逆流？催化剂为什么有上、下两层？催化剂为什么有上、下两层？V2O5 V2O5 热热交交换换器器 吸收吸收 吸收塔吸收塔 H2SO4 xSO3 尾气尾气 瓷瓷环环 思考：思考：吸收吸收SO3为什么不用水，而用为什么不用水，而用98.3%的浓硫酸？的浓硫酸？瓷环起什么作用？瓷环起什么作用？吸收操作为什么采取逆流？吸收操作为什么采取逆流？从吸收塔出来的发烟硫酸的成分？从吸收塔出来的发烟硫酸的成分？如何得到各种浓度的硫酸？如何得到各种浓度的硫酸？尾气的成分？如何处理？尾气的成分？如何处理？硫酸工业生产 流 程动 画 硫酸的工业生产 沸沸 腾腾 炉炉 接接 触触 室室 吸吸 收收 塔塔 净净化化 冷冷 却却 空气空气 H2SO4 xSO3 尾气尾气 三种原料：三种原料：硫或含硫矿石、空气、硫或含硫矿石、空气、98.3%的的H H2 2SOSO4 4 三套设备：三套设备：沸腾炉、接触室、吸收塔沸腾炉、接触室、吸收塔 三个过程：三个过程：三个反响：三个反响：造气：造气：二氧化硫的制取和净化二氧化硫的制取和净化 氧化：氧化：二氧化硫氧化成三氧化硫二氧化硫氧化成三氧化硫 吸收：吸收：三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收 4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2 2Fe2Fe2 2O O3 3+8SO+8SO2 2 高温高温 2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3 催化剂催化剂 SOSO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4 三个“两三个“两 ：炉气中必须去除两类杂质炉气中必须去除两类杂质 两层催化剂两层催化剂 两次采用逆流操作两次采用逆流操作 硫酸的性质硫酸的性质 1.稀硫酸的性质酸的通性 指示剂：指示剂：紫色石蕊变红，无色酚酞不变色紫色石蕊变红，无色酚酞不变色 H H前金属：前金属：FeFeH H2 2SOSO4 4FeSOFeSO4 4H H2 2 金属氧化物：金属氧化物：FeFe2 2O O3 33H3H2 2SOSO4 4FeFe2 2(SO(SO4 4)3 33H3H2 2O O 碱：碱：2Al(OH)2Al(OH)3 33H3H2 2SOSO4 4A1A12 2(SO(SO4 4)3 36H6H2 2O O 盐：盐：BaClBaCl2 2H H2 2SOSO4 4BaSOBaSO4 42HCl2HCl NaNa2 2COCO3 3H H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4COCO2 2+H+H2 2O O 工业生产得到的硫酸一般为浓硫酸。实际应用中常工业生产得到的硫酸一般为浓硫酸。实际应用中常根据需要，把浓硫酸稀释成不同浓度的稀硫酸。根据需要，把浓硫酸稀释成不同浓度的稀硫酸。如何稀释浓硫酸？硫酸有哪些性质？如何稀释浓硫酸？硫酸有哪些性质？2.浓硫酸的性质 物理性质物理性质 无色粘稠的油状液体，无色粘稠的油状液体，高沸点，不易挥发，高沸点，不易挥发，98%的的H2SO4密度密度1.84 g cm3，与水互溶，溶于水时放出大量热。与水互溶，溶于水时放出大量热。NaClNaCl H H2 2SOSO4 4(浓浓)NaHSONaHSO4 4HClHCl 由难挥发性酸制取易挥发性酸由难挥发性酸制取易挥发性酸 实验：向外表皿中参加少量胆矾，再参加约实验：向外表皿中参加少量胆矾，再参加约3ml浓硫酸，搅拌，观察实验现象。浓硫酸，搅拌，观察实验现象。CuSO4 5H2O CuSO4 浓硫酸浓硫酸 吸水性吸水性 枯燥剂枯燥剂 现象：现象：晶体慢慢由蓝色变成白色晶体慢慢由蓝色变成白色+5H2O 体积为什么变大？体积为什么变大？为什么产生气体？什么气体？为什么产生气体？什么气体？黑色物质是什么？黑色物质是什么？水的作用是什么？水的作用是什么？实验：在小烧杯中放入约实验：在小烧杯中放入约10g 10g 蔗糖蔗糖 ，加几滴水，加几滴水调成调成 糊状再参加糊状再参加10ml10ml浓硫酸，用玻璃棒搅拌，浓硫酸，用玻璃棒搅拌，观察物质的颜色、体积变化并闻气味。观察物质的颜色、体积变化并闻气味。现象：现象：蔗糖由白变黑，体积显著膨胀，呈疏松海蔗糖由白变黑，体积显著膨胀，呈疏松海绵状，产生大量刺激性气体，放出大量的热。绵状，产生大量刺激性气体，放出大量的热。C12H22O11 浓硫酸 12C+11H2O 脱脱水性水性 C+2HC+2H2 2SOSO4 4(浓浓)COCO2 2+2SO+2SO2 2+2H+2H2 2O O 被氧化，失被氧化，失4e-被复原被复原,得得4e-C C 复原剂复原剂 H2SO4(H2SO4(浓浓)氧化剂氧化剂 强氧化性强氧化性 为了检验反响的产物有人设计了以下装置，为了检验反响的产物有人设计了以下装置，其中存在哪些问题，应作怎样的改进？其中存在哪些问题，应作怎样的改进？实验：将一小块铜片放入试管中，然后参加实验：将一小块铜片放入试管中，然后参加2mL浓硫酸，浓硫酸，用如下图的实验装置进行实验，观察实验现象。用如下图的实验装置进行实验，观察实验现象。现象：现象：结论：结论：生成的气体使品红褪色，溶液显蓝色。生成的气体使品红褪色，溶液显蓝色。Cu+2HCu+2H2 2SOSO4 4(浓浓)=CuSOCuSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O O 3.硫酸的用途 硫酸在以下用途或反响中各表现的性质是：硫酸在以下用途或反响中各表现的性质是：A A酸性酸性 B B吸水性吸水性 C C脱水性脱水性 D D强氧化性强氧化性 (1)(1)实验室制取氢气；实验室制取氢气；(2)(2)可用作可用作H2H2、SO2SO2、Cl2Cl2等气体的枯燥剂；等气体的枯燥剂；(3)(3)铝制容器可盛放浓硫酸；铝制容器可盛放浓硫酸；(4)(4)浓硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，浓硫酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，后来又变黑；后来又变黑；(5)(5)浓硫酸与金属铜加热反响；浓硫酸与金属铜加热反响；(6)(6)将浓将浓H2S04H2S04加到浓盐酸中产生白雾。加到浓盐酸中产生白雾。正确操作：正确操作：将浓硫酸缓慢地沿器壁倒入盛有将浓硫酸缓慢地沿器壁倒入盛有蒸馏水的烧杯内，并用玻棒不断搅拌。蒸馏水的烧杯内，并用玻棒不断搅拌。切不可把水倒进浓硫酸中切不可把水倒进浓硫酸中 如如何何稀稀释释浓浓硫硫酸酸？有水为吸有水为吸 无水那么脱无水那么脱 浓硫酸具有吸水性和脱水性浓硫酸具有吸水性和脱水性 脱水性：浓硫酸能按脱水性：浓硫酸能按2:1的比例夺取许多有机化的比例夺取许多有机化合物分子中的氢原子和氧原子的性质，常见的如合物分子中的氢原子和氧原子的性质，常见的如炭化现象。炭化现象。吸水性：浓硫酸具有吸收原有水分子的性能。它吸水性：浓硫酸具有吸收原有水分子的性能。它不仅能吸收空气中、物质中的水分，还能夺取结不仅能吸收空气中、物质中的水分，还能夺取结晶水合物中的结晶水。晶水合物中的结晶水。硫酸的区分硫酸的区分 讨论：如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？讨论：如何鉴别失去标签的稀硫酸和浓硫酸？思考：浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？思考：浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？总结：浓硫酸与金属反响的规律：总结：浓硫酸与金属反响的规律：不产生不产生H2H2浓硫酸一般被复原为浓硫酸一般被复原为SO2 SO2 加热时与绝大多数金属反响加热时与绝大多数金属反响 常温下常温下AlAl、FeFe与浓硫酸接触外表生成与浓硫酸接触外表生成致密的氧化物薄膜发生钝化致密的氧化物薄膜发生钝化 三、硫酸盐 阅读课本阅读课本P93P93页，了解几种重要的硫酸盐。页，了解几种重要的硫酸盐。俗称 用途 硫酸钙 CaSO42H2O生石膏 2CaSO4H2O熟石膏 制做各种模型 医疗上用作石膏绷带 加在水泥中调节凝结时间 硫酸钡 BaSO4 重晶石 是制造其他钡盐的原料 医疗上用硫酸钡作“钡餐”不溶于水；不溶于酸；不易被X射线透过；肠胃内壁损伤处不利于硫酸钡的附着。硫酸亚铁 FeSO47H2O绿矾 医疗上用于生产防治缺铁性贫血的药剂 工业上用于生成铁系列净水剂和铁红颜料 1、硫酸在以下用途或反响中各表现的性质是：硫酸在以下用途或反响中各表现的性质是：A、强酸性强酸性 B、难挥发性难挥发性 C、吸水性吸水性 D、脱水性脱水性 E、强氧化性强氧化性 1枯燥枯燥H2、SO2等气体等气体_;2用铝槽车装运浓硫酸用铝槽车装运浓硫酸_;3清洗镀件外表氧化物清洗镀件外表氧化物_;4浓硫酸使湿润石蕊试纸变红浓硫酸使湿润石蕊试纸变红，后来又变黑后来又变黑_ C A AD E 2 2、用废铜屑与硫酸反响制、用废铜屑与硫酸反响制CuSO4CuSO4，以下两种方法，以下两种方法哪个好？为什么？哪个好？为什么？(1)Cu+2H2SO4(1)Cu+2H2SO4(浓浓)CuSO4+2H2O+SO2CuSO4+2H2O+SO2 (2)2Cu+O2(2)2Cu+O2 2CuO2CuO CuO+H2SO4CuO+H2SO4CuSO4+H2OCuSO4+H2O 3 3、向、向50mL