20. 硫酸和含硫化合物 精细梳理 一．硫酸 1．硫酸的物理性质 色、态 挥发性 沸点 溶解性 质量分数 密度 1.84g/cm3 无色粘稠状液体 难挥发 沸点高（338℃） 易溶于水 98.3％ 稀释浓 H2SO4 的方法：将浓 H2SO4 沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。 物质的量浓度 18.46 mol/L 2. 硫酸的化学性质 (1)浓硫酸一种难挥发、高沸点的强酸，可以制取易挥发性、低沸点的酸。 NaCl + H2SO4(浓) NaHSO4 + HCl↑ 2NaCl + H2SO4(浓) Na2SO4 + 2HCl↑ NaHSO4 + HNO3↑（不能强热，HNO3 受热易分解） NaNO3 + H2SO4(浓) (2)硫酸是强电解质 在水溶液中发生电离的化学方程式为 H2SO4 ① 铁：Fe＋2H＋ 2H＋＋SO。稀 H2SO4 有如下反应： Fe2＋＋H2↑； ②MgO：MgO＋2H＋ Mg2＋＋H2O； ③Ba(OH)2：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO ④Na2SO3：SO＋2H＋ ⑤BaCl2：Ba2＋＋SO BaSO4↓＋2H2O； H2O＋SO2↑； BaSO4↓。 3．浓 H2SO4 的特性 (1)吸水性(物理性质)：可以做某些气体的干燥剂 酸性气体：SO2、CO2、HCl； 中性气体：H2、O2、N2、Cl2、CO、CH4 等； 【温馨提示】不能干燥的气体：碱性气体(NH3 等)、还原性气体(如 H2S、HBr、HI 等)。 H2SO4(浓) + H2S S↓ + SO2↑ + 2H2O H2SO4(浓) + 2HI I2 + SO2↑ + 2H2O H2SO4(浓) + 2HBr NH3 + H2SO4(浓) Br2 + SO2↑ + 2H2O NH4HSO4 (2)脱水性(化学性质)：将有机物中的 H、O 以原子数 2:1 比例脱去。 现象：蔗糖遇到浓硫酸后，颜色逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多空状的碳，并放出带有刺激性气味的气体 （SO2）。 C12H22O11 12C + 11H2O 2H2SO4(浓) + C CO2↑ + 2H2O + 2SO2↑ (3)强氧化性 ①浓硫酸与金属 Cu 的反应：Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O 在反应中，浓硫酸即表现出强氧化性，也表现出酸性。强氧化性酸与酸性酸的物质的量之比为 1:1。 【实验现象】 I. a 试管中铜丝表面有气泡产生；b 试管中的溶液逐渐变为无色；c 试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色。 II. 将 a 试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液显蓝色。 ②浓 H2SO4 与其他金属的反应 在 加热的 情况 下， 浓硫酸 可以 与除金 、铂 之外 的所有 金属 反应， 生成 高价 金属硫 酸盐 ，同时 一部 分浓 H2SO4 被还原为 SO2。 a．浓 H2SO4 与铁、铝的反应 常温下，铁、铝表面被浓硫酸氧化为致密的氧化膜而钝化(化学变化)，从而阻止了酸与内层金属的进一步反 应，所以常温下可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸。但在加热的条件下会发生反应： I. 铝与浓 H2SO4 的反应：2Al + 6H2SO4(浓) Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O II. 铁与浓 H2SO4 的反应： Fe 少量：2Fe + 6H2SO4(浓) Fe 过量：Fe＋2H2SO4(浓) Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O FeSO4＋SO2↑＋2H2O Fe + H2SO4 FeSO4 + H2↑ b．浓 H2SO4 与活泼金属反应：开始产生 SO2，硫酸浓度变稀后，生成的气体为 H2 ZnSO4＋SO2↑＋2H2O， Zn＋H2SO4(稀) Zn＋2H2SO4(浓) ZnSO4＋H2↑ c．浓 H2SO4 与不活泼金属反应：开始产生 SO2，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反 应就停止 例如，Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O，1 mol Cu 与含 2 mol H2SO4 的浓硫酸充分反应，生成的 SO2 的物质的量小于 1 mol 【温馨提示】浓硫酸在与金属反应时中既表现氧化性又表现酸性，反应条件：加热。 ③浓硫酸与某些非金属的反应 C＋2H2SO4(浓) 2P + 5H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O S＋2H2SO4(浓) 3SO2↑＋2H2O 【温馨提示】浓硫酸在与非金属反应时中只表现氧化性，反应条件：加热，随着硫酸的变稀反应停止。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。 ④ 浓硫酸与还原性化合物反应：与 H2S、FeSO4、HI、HBr 等物质反应。 H2S＋H2SO4(浓) S↓＋SO2↑＋2H2O 2FeSO4＋2H2SO4(浓) Fe2(SO4)3＋SO2↑＋2H2O 4．SO 的检验 加足量的盐酸酸化 滴加 BaCl 溶液 2 检验 SO 的正确操作方法：被检液       取清液      有白色沉淀(判断有 SO) 【温馨提示】 1. 先加稀盐酸的目的是排除 CO、SO、Ag＋干扰。 2. SO 检验的易错点 (1)只加可溶性钡盐，不酸化。误将 CO32－、PO43－、SO32－等干扰离子判断成 SO42－。因为上诉离子也会产生白 色沉淀 BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3 (2)误将 Pb2+、Ag+ 判断成 SO42－。如向待测夜中先滴加 BaCl2 溶液，再滴加稀盐酸，有白色沉淀便判定含 SO42 － 。其错误之处是：假设原溶液中有 Pb2+、Ag+，先滴加 BaCl2 溶液，也会产生白色沉淀 AgCl、PbCl2 (3)误将 SO32－判断成 SO42－。如向待测夜中滴加盐酸酸化的 Ba(NO3)2 溶液，生成白色沉淀，便判定含 SO42－。其 错误之处是：未注意 NO3－在酸性条件下具有强氧化性。 5. SO 的检验 加CaCl 溶液 加盐酸 品红溶液 2   沉淀     气体     品红溶液褪色，说明含 SO 检验 SO 的正确操作方法：被检液     (1)原理：SO＋Ca2＋ CaSO3↓；CaSO3＋2H＋ Ca2＋＋SO2↑＋H2O (2)操作方法：取少量溶液于试管中，加入 CaCl2 溶液生成白色沉淀，再加入稀盐酸，将产生的气体通入品红溶 液，红色褪去，则含有 SO 二．常见的硫酸盐及其应用 1. 硫酸钙【CaSO4】 硫酸钙是白色固体，微溶于水。CaSO4·2H2O 叫做生石膏，加热到 150℃失水，变为熟石膏(化学式为 2CaSO4·H2O)。熟石膏跟水混合成糊状后会很快凝固，重新变成石膏。应用于制作各种模型和医疗用的石膏绷 带。在水泥生产中用石膏来调节水泥的凝结时间。 2. 硫酸钡【BaSO4】 天然硫酸钡叫做重晶石。硫酸钡是制造其他钡盐的原料。硫酸钡不溶于水，不溶于酸。利用它的这种性质以及 它不容易被 X 射线透过的性质，医疗上常用硫酸钡作 X 射线透视肠胃的内服剂，俗称“钡餐”。 由于肠胃内壁 损伤处不利于硫酸钡的附着，因此可以透过 X 射线而成像。此外，硫酸钡还可以作白色颜料。 3. 硫酸铜【CuSO4】 无水 CuSO4 是白色粉末。无水 CuSO4 结合水会变成 CuSO4·5H2O 蓝色晶体。通常可以利用这性质来检验酒精中 是否含有少量的水。CuSO4·5H2O）是呈蓝色晶体，俗称胆矾或蓝矾。胆矾可以和石灰乳配成杀虫的农药，叫波 尔多液。在用电解法精炼铜或镀铜时。硫酸铜可作为电解液。 4. 硫酸铝钾【KAl(SO4)2】 十二水合硫酸铝钾【KAl(SO)2·12H2O】俗称明矾，是一复盐，无色晶体，易溶于水，水溶液呈酸性。 KAl(SO)2 K＋＋ Al3＋＋ 2SO42－。由于 Al+水解产生胶状的氢氧化铝具有很强的吸附能力，可以吸附水中的 杂质，并形成沉淀，使水澄清。故常作净水剂、絮凝剂等。 5. 硫酸亚铁【FeSO4】 无水硫酸亚铁是白色固体，易溶于水，在水中有微弱水解使溶液显酸性。FeSO4·7H2O 是浅绿色晶体，俗称绿 矾。硫酸亚铁可用来制蓝黑墨水，主要是硫酸亚铁跟鞣酸反应生成鞣酸亚铁，在空气中易被氧化为黑色的鞣酸 铁。 硫酸亚铁还可用于染色和木材防腐，农业上可用作杀虫剂，医疗上可作补血剂。 6. 硫酸锌【ZnSO4】 ZnSO4·7H2O 俗称皓矾，易溶于水，无色或白色晶体。若用新配制的 BaS 溶液与 ZnSO4 溶液以相同物质的量浓 度和相同体积反应，则生成两种白色沉淀：ZnSO4 + BaS BaSO4 + ZnS，BaSO4 和 ZnS 物质的量比为 1∶1， 其遮盖力很强，称为锌钡白（立德粉），作为白色颜料。皓矾还用做媒染剂、收敛剂、补锌药剂、木材防腐剂 等。 7. 硫酸钠【Na2SO4】 Na2SO4·10H2O 称为芒硝。芒硝晶体呈无色或白色。味清凉略苦咸，极易潮解，是一种泻药。芒硝用于制造洗衣 粉、玻璃和造纸工业用途也很广泛。 8. 硫代硫酸钠【Na2S2O3】 硫代硫酸钠又名海波、大苏打，是无色透明的晶体，易溶于水，其水溶液显弱碱性。硫代硫酸钠在中性、碱性 溶液中很稳定，但在酸性溶液中迅速分解，溶液变浑浊：S2O32－ + 2H＋ S↓ + SO2↑ + H2O。 硫代硫酸钠是一中等强度的还原剂，可被碘、氯、溴等单质氧化。硫代硫酸钠主要用作化工生产中的还原剂， 棉织物漂白后的脱氯剂，照相行业的定影剂等。 三．含硫物质的相互转化 1. 硫及其化合物的转化关系 SO2 、SO3 是酸性氧化物，H2SO3 、H2SO4 是酸，物质的类别可以帮助我们理解它们 的性质。相同价态的不同含硫化合物间是 通过酸碱反应规律联系在一起的。 2. 不同价态硫元素之间的相互转化 不同价态硫元素之间的相互转化主要通过氧化还原反应实 现。上述转化中，从左到右，硫元素化合价升高，需加入氧 化剂。从右到左，硫元素化合价降低，需加入还原剂。 3. 相同价态硫元素之间的转化 左图两种转化关系均属于相同价态硫元素之间的转化，从左到 右的转化，加入碱可以实现；从右到左的转化，加入酸可以实 现 4. 相邻价态的微粒不发生氧化还原反应：S 和 H2S、S 和 SO2、SO2 和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。 5．含硫物质的连续氧化。 足量 O2 O2 / V2O5 H 2O   SO3     H2SO4 H2S     SO2    O2 O2 / V2O5