2018-2019版高中化學(xué) 專題4 硫、氮和可持續(xù)發(fā)展 第一單元 含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用 第2課時學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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第2課時　硫酸的制備和性質(zhì) [學(xué)習目標定位]　1.知道工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本原理及生產(chǎn)過程中原料的綜合利用。2.熟知硫酸的化學(xué)性質(zhì)和濃硫酸的特性。 一、硫酸的制備 工業(yè)上接觸法制硫酸的主要設(shè)備及生產(chǎn)流程如下圖： 根據(jù)上圖回答下列問題： (1)填寫下列各進口或出口物質(zhì)的名稱： A含硫礦石(如FeS2)；B爐渣；C二氧化硫、氧氣；D尾氣(SO2、O2)。 (2)接觸法制硫酸分為三個階段，填寫下表： 三原料 硫黃或含硫礦石(硫鐵礦) 空氣 98.3%的濃H2SO4 三階段 造氣(生成SO2) 接觸氧化(生成SO3) SO3吸收(生成H2SO4) 三設(shè)備 沸騰爐 接觸室 吸收塔 三反應(yīng) (均放熱) S＋O2SO2； 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 2SO2＋O22SO3 SO3＋H2O===H2SO4 　工業(yè)制硫酸的注意事項 (1)在沸騰爐中煅燒黃鐵礦時，要把礦石粉碎，目的是增大黃鐵礦與O2的接觸面積，使反應(yīng)加快提高原料利用率。 (2)爐氣進入接觸室前要凈化，目的是除去爐氣中的雜質(zhì)，防止催化劑中毒及對設(shè)備造成不利影響。 (3)接觸室內(nèi)使用熱交換器的目的是利用SO2和O2反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱輸入設(shè)備的氣體，冷卻反應(yīng)后的氣體。 (4)在吸收塔內(nèi)用98.3%的濃H2SO4吸收SO3而不是用水吸收的原因是用水吸收SO3時，易形成酸霧，吸收速率慢，而用98.3%的濃H2SO4吸收SO3時，吸收SO3的速率快，不形成酸霧，吸收完全。 【例1】　在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是(　　) A．黃鐵礦煅燒前要粉碎，因為大塊硫鐵礦不能燃燒 B．從沸騰爐出來的氣體只有SO2 C．SO2氧化成SO3，SO2能全部轉(zhuǎn)化為SO3 D．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　將黃鐵礦粉碎是使其增大與空氣的接觸面積，使燃燒更快、更充分，并不是大塊黃鐵礦不能燃燒。從沸騰爐出來的氣體除SO2外，還有SO3、O2等。SO2轉(zhuǎn)化為SO3為可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)同時進行，故SO2不可能全部轉(zhuǎn)化為SO3。SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4，若直接用水吸收，會形成大量酸霧，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，則不會出現(xiàn)酸霧，吸收SO3更充分。 【例2】　工業(yè)上制硫酸的設(shè)備分為三大部分：沸騰爐、接觸室、吸收塔。下面的裝置是仿照工業(yè)上制備硫酸工藝的流程設(shè)計出來的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。 請回答下列問題： (1)寫出沸騰爐內(nèi)煅燒硫鐵礦的反應(yīng)方程式____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上圖中的乙、丙分別相當于工業(yè)上制取硫酸裝置中的________________、________________。 (3)從乙裝置中出來的氣體有________________________________________________。 (4)丙裝置的作用為____________________，丁中的現(xiàn)象為________________。 (5)本實驗設(shè)計還存在的較明顯缺陷是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　(2)接觸室　吸收塔　(3)SO2、O2、SO3　(4)吸收SO3　有酸霧產(chǎn)生　(5)缺少尾氣吸收裝置 解析　乙裝置相當于接觸室，將SO2催化氧化為SO3，由于該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，故從乙裝置中出來的氣體中含有SO2、O2、SO3；丙裝置相當于吸收塔，用濃硫酸吸收SO3；丁裝置是用水吸收SO3，SO3溶于水會放出大量的熱，使水汽化為水蒸氣，從而形成酸霧；本實驗中缺少尾氣吸收裝置。 二、濃硫酸的特性 1．將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中，其質(zhì)量的變化是增大，變化的原因是濃硫酸能吸收空氣中的水蒸氣。若將一瓶濃鹽酸(或濃硝酸)敞口放置在空氣中，其質(zhì)量的變化是減小，原因是濃鹽酸(或濃硝酸)易揮發(fā)，溶質(zhì)減少。 2．將一定量的蔗糖放入小燒杯中，加入濃硫酸，觀察到的現(xiàn)象是白色蔗糖變黑、體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是C12H22O1112C＋11H2O、C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O。 3．按表中圖示裝置完成實驗，將有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象及實驗結(jié)論填入表中： 實驗操作 實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面變黑，有氣泡逸出； b試管中的品紅溶液逐漸變?yōu)闊o色； c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色； 將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液變?yōu)樗{色 實驗結(jié)論 Cu和濃H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 　濃硫酸的特性 (1)吸水性：濃硫酸可以吸收空氣或其他氣體中的水蒸氣、混在固體中的濕存水、結(jié)晶水合物中的結(jié)晶水。在實驗室里常用濃硫酸作干燥劑。 (2)脫水性：濃硫酸可以使有機化合物中的氫、氧元素按水的組成從有機物中“脫離”出來，結(jié)合生成水分子。 (3)強氧化性 ①濃硫酸能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成高價態(tài)金屬的硫酸鹽，本身一般被還原為SO2。 ②常溫下，冷的濃硫酸能使Fe、Al發(fā)生鈍化，故可用鋁槽車運輸濃H2SO4。 ③與非金屬反應(yīng) 濃硫酸可將碳、磷等非金屬單質(zhì)氧化成高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。 加熱時，濃硫酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為 C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 【例3】　濃硫酸具有A.強酸性，B.強氧化性，C.高沸點、難揮發(fā)性，D.脫水性，E.吸水性等性質(zhì)。以下過程主要表現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)？請將答案的字母分別填入括號中。 (1)用NaCl固體和濃H2SO4在加熱條件下制氯化氫氣體(　　) (2)用磷礦物[主要成分是Ca3(PO4)2]和硫酸反應(yīng)制磷酸(　　) (3)濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等氣體(　　) (4)常溫下可以用鐵或鋁的容器貯存濃硫酸(　　) (5)膽礬放在盛濃硫酸的干燥器中變成白色粉末(　　) (6)不能用濃硫酸干燥HBr、HI和H2S等氣體(　　) (7)濃硫酸使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙先變紅后變黑(　　) 答案　(1)C　(2)A　(3)E　(4)B　(5)E　(6)B (7)AD 解析　(1)濃硫酸具有高沸點、難揮發(fā)性，氯化氫氣體易揮發(fā)。(2)磷酸是高沸點的中強酸，利用強酸與弱酸鹽反應(yīng)制弱酸的原理制磷酸。(3)濃硫酸吸收混在上述氣體中的雜質(zhì)水蒸氣。(4)常溫下，濃硫酸和鋁、鐵反應(yīng)，在金屬表面生成一層薄而致密的氧化物薄膜，阻止內(nèi)部的金屬和濃硫酸繼續(xù)反應(yīng)。(5)濃硫酸吸收膽礬晶體中的結(jié)晶水，使之變成無水硫酸銅白色粉末。(6)濃硫酸具有強氧化性，而HBr、HI、H2S具有強還原性。(7)濃硫酸既具有酸的通性，可使酸堿指示劑變色，又具有脫水性，可使有機物炭化。 規(guī)律總結(jié)　濃H2SO4強氧化性的理解 (1)濃H2SO4與稀H2SO4氧化性的區(qū)別 濃H2SO4具有強氧化性，原因是H2O4―→O2； 稀H2SO4具有弱氧化性，原因是2SO4―→2。 (2)常溫下，F(xiàn)e、Al遇濃H2SO4“鈍化” ①“鈍化”不是不反應(yīng)，而是生成的致密氧化膜阻止金屬與濃硫酸繼續(xù)反應(yīng)。 ②加熱條件下，F(xiàn)e、Al與濃硫酸反應(yīng)而不會“鈍化”。 【例4】　實驗證明銅在低溫下不能和O2發(fā)生反應(yīng)，也不能和稀硫酸共熱發(fā)生反應(yīng)，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀硫酸中并不斷地通入空氣來制取CuSO4溶液。銅屑在此狀態(tài)下發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________ ________________________________________________________________________。 利用銅和濃H2SO4在加熱條件下也能制備CuSO4溶液，其化學(xué)方程式為__________________。 以上兩種方法哪種好？________，原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　2Cu＋O22CuO、CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O　Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 第一種方法好　①制得相同質(zhì)量的產(chǎn)品，第一種方法消耗的硫酸少；②第二種方法生成SO2，會造成大氣污染；③第一種方法節(jié)約能源 解析　在稀硫酸存在的條件下，Cu與O2反應(yīng)后的生成物迅速溶解在熱的稀硫酸中生成CuSO4；第二種方法是在加熱條件下銅與濃硫酸反應(yīng)，濃H2SO4會被還原為SO2，其利用率降低且生成的氣體有毒。 規(guī)律總結(jié)　濃H2SO4與金屬反應(yīng)的規(guī)律 (1)H后面的金屬Cu需要加熱條件，H前面的金屬Zn常溫下即反應(yīng)。濃H2SO4被還原為SO2，金屬被氧化為高價態(tài)硫酸鹽(濃H2SO4足量)。 (2)濃H2SO4與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強氧化性。 (3)隨著反應(yīng)的進行，H2SO4濃度變小，變?yōu)橄2SO4。 1．工業(yè)制硫酸發(fā)生的三個反應(yīng)的化學(xué)方程式： 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2(S＋O2SO2)； 2SO2＋O22SO3；SO3＋H2O===H2SO4。 2．稀硫酸具有酸的通性，濃硫酸具有三大特征：吸水性、脫水性和強氧化性。 3．濃H2SO4在與Cu、C的反應(yīng)中作氧化劑，被還原為SO2，化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O、C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)在接觸法制硫酸中，礦石粉碎的目的是為了增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分(　　) (2)在吸收塔內(nèi)，是用濃硫酸吸收SO3而不是用水，目的是為了防止形成酸霧，腐蝕設(shè)備(　　) (3)在SO2的氧化過程中，若O2充足，SO2可全部轉(zhuǎn)化為SO3(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3) 2．下列關(guān)于硫酸的說法正確的是________(填序號)。 (1)在常溫下，濃硫酸與Fe和Al發(fā)生“鈍化”，說明常溫下濃H2SO4與Fe和Al都不反應(yīng) (2)濃硫酸具有強氧化性，稀硫酸不具有氧化性 (3)常溫下將銅片放入濃硫酸中，無明顯變化，說明銅在濃硫酸中發(fā)生“鈍化” (4)將濃H2SO4滴到濕的蔗糖表面，固體變黑膨脹并有刺激性氣味氣體生成，說明濃H2SO4有脫水性、吸水性和強氧化性 (5)濃H2SO4具有強氧化性，SO2具有還原性，所以濃H2SO4不能干燥SO2 (6)濃H2SO4具有吸水性，所以濃H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等氣體 (7)濃H2SO4與過量的Cu反應(yīng)與濃H2SO4與過量的Zn反應(yīng)的原理完全一樣 答案　(4) 3．下列關(guān)于濃硫酸和稀硫酸的敘述中正確的是(　　) A．常溫時都能與鐵發(fā)生反應(yīng)，放出氣體 B．加熱時都能與銅發(fā)生反應(yīng) C．都能作為氣體干燥劑 D．硫元素的化合價都是＋6價 答案　D 解析　常溫時濃硫酸使鐵鈍化；銅與稀硫酸常溫和加熱時都不反應(yīng)；濃硫酸有吸水性可以作干燥劑，稀硫酸不能作干燥劑。 4．濃H2SO4在實現(xiàn)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中，既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性的是(　　) ①Cu―→CuSO4　②C―→CO2?、跢eO―→Fe2(SO4)3 ④Fe2O3―→Fe2(SO4)3 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 答案　A 解析?、僬_，濃硫酸表現(xiàn)出強氧化性，將Cu氧化為Cu2＋，自身還原為SO2，同時生成了鹽(CuSO4)，體現(xiàn)了濃硫酸的酸性；②只體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性；③既體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性，將＋2價Fe氧化為＋3價Fe，同時又生成了鹽[Fe2(SO4)3]，體現(xiàn)了濃硫酸的酸性；④只體現(xiàn)了濃硫酸的酸性。 5．向50 mL 18 molL－1的H2SO4溶液中加入足量的銅片，加熱使之反應(yīng)。則充分反應(yīng)后，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量(　　) A．小于0.45 mol B．等于0.45 mol C．在0.45 mol和0.90 mol之間 D．大于0.90 mol 答案　A 解析　根據(jù)反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。若50 mL 18 molL－1的H2SO4與銅完全反應(yīng)，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量為0.45 mol，而實際上，隨著反應(yīng)的進行，H2SO4的濃度逐漸變稀，銅與稀H2SO4不反應(yīng)，故被還原的H2SO4的物質(zhì)的量小于0.45 mol。 6．Ⅰ.將適量的蔗糖放入燒杯中，加入少量水，攪拌均勻。然后加入適量濃硫酸，迅速攪拌，放出大量的熱，同時觀察到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體。 (1)生成的黑色物質(zhì)是________(填化學(xué)式)。 (2)“體積膨脹，并放出有刺激性氣味的氣體”，寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在(2)的反應(yīng)中，體現(xiàn)濃硫酸具有________(填序號)。 ①酸性?、谖浴、勖撍浴、軓娧趸? Ⅱ.向80 mL濃硫酸中加入56 g銅片，加熱，至不再反應(yīng)為止。 (1)寫出銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗測得反應(yīng)中共有13.44 L SO2(標準狀況)生成，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子有________ mol。 答案?、?(1)C　(2)C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (3)④ Ⅱ.(1)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋2H2O＋SO2↑ (2)1.2 解析　Ⅰ.(1)濃硫酸具有脫水性，能將蔗糖中的H、O原子以H2O(2∶1)的形式脫去，蔗糖脫水后只剩下C元素，故黑色物質(zhì)是單質(zhì)C。 (2)蔗糖脫水炭化放出大量的熱，碳與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 (3)碳與濃硫酸的反應(yīng)中，濃硫酸被還原為SO2，濃硫酸表現(xiàn)出強氧化性。 Ⅱ.(1)銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水， Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋2H2O＋SO2↑。 (2)n(SO2)＝＝0.6 mol，H2SO4―→SO2，S元素的化合價由＋6→＋4，故n(e－)＝2n(SO2)＝1.2 mol。 [對點訓(xùn)練] 題組一　濃硫酸的性質(zhì) 1．將濃硫酸慢慢滴入濃鹽酸中，產(chǎn)生的現(xiàn)象是(　　) A．產(chǎn)生黃綠色氣體 B．冒白霧，混合物溫度升高 C．液體四濺，冒白煙 D．冒白霧，溫度降低 答案　B 2．在下圖的實驗裝置中，實驗開始一段時間后，對看到的現(xiàn)象敘述不正確的是(　　) A．蘋果塊會干癟 B．膽礬晶體表面有白斑 C．小試管內(nèi)有晶體析出 D．pH試紙變紅 答案　D 解析　A、B、C項中濃硫酸顯示吸水性，D項中濃H2SO4顯示脫水性，使pH試紙變黑。 3．下列關(guān)于濃硫酸的敘述正確的是 (　　) A．濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B．濃硫酸在常溫下可迅速與銅片反應(yīng)放出二氧化硫氣體 C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體 D．濃硫酸在常溫下能夠使鐵、鋁等金屬鈍化 答案　D 解析　蔗糖炭化的原因是濃H2SO4具有脫水性；濃硫酸和銅反應(yīng)時需要加熱；濃硫酸不能干燥氨氣，可與NH3反應(yīng)。 4．實驗室常用下圖裝置進行銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗。下列有關(guān)實驗現(xiàn)象的描述或試劑的選用錯誤的是(　　) A．甲試管內(nèi)溶液變?yōu)樗{色 B．乙試管中品紅溶液紅色褪去 C．棉花上噴入的溶液可能為氫氧化鈉溶液 D．棉花上噴入的溶液可能為飽和碳酸鈉溶液 答案　A 解析　A項錯誤，由于濃硫酸中的水很少，濃硫酸具有強吸水性，所以甲試管中生成的硫酸銅應(yīng)是白色固體，加水后是藍色溶液。SO2為酸性氣體，可用堿性溶液如NaOH溶液或Na2CO3溶液等吸收，C項和D項正確。 5．5 mL物質(zhì)的量濃度為18 molL－1的硫酸中加入足量銅片并加熱，充分反應(yīng)。下列說法正確的是(　　) A．有0.09 mol的硫酸被還原 B．有0.045 mol的硫酸被還原 C．充分反應(yīng)后體系無硫酸剩余 D．消耗的銅的質(zhì)量一定小于2.88 g 答案　D 解析　濃硫酸與銅可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而稀硫酸與銅不發(fā)生反應(yīng)。濃硫酸與銅反應(yīng)時，隨著反應(yīng)進行，硫酸逐漸消耗，其濃度也逐漸變小，當硫酸由濃變稀時反應(yīng)就會停止。因此，參加反應(yīng)的硫酸實際量要比理論計算值小。據(jù)題 n(H2SO4)＝0.005 L18 molL－1＝0.09 mol，參加反應(yīng)的硫酸n(H2SO4)＜0.09 mol，被還原的硫酸小于0.045 mol，參加反應(yīng)的銅小于2.88 g。 6．下列事實與濃硫酸具有強氧化性有關(guān)的是(　　) ①常溫時用鐵制容器運輸濃硫酸?、谠诹蛩峁I(yè)生產(chǎn)中，用濃硫酸吸收SO3　③濃硫酸使蔗糖炭化變黑并有大量氣體產(chǎn)生?、軡饬蛩崮苁鼓懙\變?yōu)榘咨、轁饬蛩岵荒苡脕砀稍颒Br A．①③④ B．①②③ C．①③⑤ D．②③④⑤ 答案　C 解析　常溫時用鐵制容器運輸濃硫酸，是應(yīng)用了常溫時鐵遇濃硫酸發(fā)生了鈍化，這是由濃硫酸的強氧化性引起的；硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，用濃硫酸吸收SO3，是應(yīng)用了濃硫酸的難揮發(fā)性及吸水性，以防止SO3溶于水或稀硫酸時形成酸霧，造成SO3不易被吸收；濃硫酸使蔗糖炭化變黑，是由于濃硫酸的脫水性引起的，而有大量氣體產(chǎn)生則是蔗糖脫水后生成的炭被濃硫酸氧化成CO2氣體，硫酸被還原成SO2；濃硫酸使膽礬變?yōu)榘咨菓?yīng)用了其吸水性；濃硫酸不能用于干燥HBr，是因為濃硫酸具有強氧化性，而HBr具有還原性，如用濃硫酸干燥HBr，則HBr將被氧化成Br2。 題組二　濃硫酸與稀硫酸的比較 7．區(qū)別濃硫酸和稀硫酸，既簡單又可靠的方法是 (　　) A．與銅片反應(yīng) B．與石蕊溶液反應(yīng) C．用玻璃棒各蘸少許涂在紙上 D．加入鋅片看是否有氣體生成 答案　C 解析　濃硫酸具有脫水性，涂在紙上，使其變黑色，稀硫酸涂在紙上無明顯變化。 8．下圖是某學(xué)校實驗室從化學(xué)試劑商店買回的硫酸試劑標簽上的部分內(nèi)容，據(jù)此下列說法正確的是 (　　) 硫酸　化學(xué)純(CP),500 mL 化學(xué)式：H2SO4 相對分子質(zhì)量：98 密度：1.84 gcm－3 質(zhì)量分數(shù)：98% A．該硫酸的物質(zhì)的量濃度為9.2 molL－1 B．1 mol Zn與足量的該硫酸反應(yīng)產(chǎn)生2 g氫氣 C．能用鐵制容器盛放該硫酸 D．該硫酸稀釋時應(yīng)將水倒入盛有該酸的燒杯中并不斷地用玻璃棒攪拌 答案　C 解析　此題考查濃硫酸和稀硫酸的不同點。據(jù)標簽信息可得c＝＝＝18.4 molL－1，可知此硫酸為濃硫酸；稀硫酸與Zn反應(yīng)產(chǎn)生H2，濃硫酸與Zn反應(yīng)不產(chǎn)生H2；可用鐵器盛放濃硫酸，但不能盛放稀硫酸；濃硫酸稀釋時由于放出大量的熱，故應(yīng)將濃硫酸慢慢注入盛水的燒杯中，并不斷用玻璃棒攪拌。 題組三　硫酸的制備 9．在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(如圖)，按此密閉體系中氣體的流向，則在A處流出的氣體含有(　　) A．僅SO2 B．SO3、O2 C．SO2、O2 D．SO2、SO3 答案　C 解析　A處流出的是已經(jīng)過熱交換器預(yù)熱的原料氣SO2和O2。 10．我國利用接觸法制硫酸的第一步是在沸騰爐中煅燒黃鐵礦：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。現(xiàn)有1 g含脈石(SiO2)的黃鐵礦(FeS2)樣品，將其在氧氣流中充分灼燒，反應(yīng)完全后得0.78 g殘渣，則此黃鐵礦的純度是(　　) A．33% B．66% C．78% D．88% 答案　B 解析　根據(jù)　4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2　Δm 480 320　　　　 　160 x 　　　　1 g－0.78 g ?。?， 　解得：x＝0.66 g。 [綜合強化] 11．在化學(xué)課上，圍繞濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)進行了如下實驗探究，將適量的蔗糖放入燒杯中，加入幾滴水，攪拌均勻，然后加入濃硫酸，生成黑色物質(zhì)。 請回答下列問題： (1)生成的黑色物質(zhì)(單質(zhì))是________(填化學(xué)式)。 (2)這種黑色物質(zhì)繼續(xù)與濃硫酸作用會產(chǎn)生兩種氣體，其中一種氣體有刺激性氣味，是大氣的主要污染物之一，這種刺激性氣味的氣體成分是__________(填化學(xué)式)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)據(jù)蔗糖與濃硫酸反應(yīng)的實驗現(xiàn)象，說明濃硫酸具有________(填字母)。 A．酸性 B．吸水性 C．脫水性 D．強氧化性 答案　(1)C　(2)SO2　C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　(3)BCD 解析　(1)因為濃硫酸具有脫水性，故蔗糖在濃硫酸中生成的黑色物質(zhì)是蔗糖脫水后生成的碳單質(zhì)。 (2)因為濃硫酸具有強氧化性，故蔗糖脫水生成的碳單質(zhì)可以繼續(xù)和濃硫酸反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 (3)根據(jù)實驗現(xiàn)象及(1)(2)的分析知，在蔗糖與濃硫酸的反應(yīng)中，濃硫酸具有脫水性、強氧化性和吸水性。 12．某同學(xué)設(shè)計如下實驗驗證炭與濃硫酸的反應(yīng)產(chǎn)物及產(chǎn)物的某些性質(zhì)。 (1)裝置A中盛放濃硫酸的儀器名稱是___________________________________。 (2)若要證明有水生成，需要在A、B之間加盛有________________的干燥管。 (3)利用裝置B可以完成的實驗是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若在E中盛裝澄清石灰水，C中盛裝酸性高錳酸鉀溶液，則D中的試劑是________________________________________________________________________， 其作用是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 寫出C中與高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)分液漏斗　(2)無水硫酸銅 (3)探究SO2與品紅溶液反應(yīng)的可逆性(寫“加熱可以使品紅溶液恢復(fù)紅色”或相近意思的其他敘述也可) (4)品紅溶液或酸性高錳酸鉀溶液　檢驗二氧化硫是否除盡　2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋ 解析　(1)盛放濃硫酸的儀器是分液漏斗。 (2)水能使無水硫酸銅變藍色，所以可以用無水硫酸銅檢驗水蒸氣。 (3)二氧化硫能和有色物質(zhì)反應(yīng)生成無色物質(zhì)而具有漂白性，但二氧化硫的漂白性不穩(wěn)定，受熱易恢復(fù)原色，利用裝置B可以完成的實驗是探究SO2與品紅溶液反應(yīng)的可逆性(寫“加熱可以使品紅溶液恢復(fù)紅色”或相近意思的其他敘述也可)。 (4)SO2和CO2均能使澄清石灰水變渾濁，故要用澄清石灰水檢驗CO2的存在，需除去混合氣體中的SO2。C中的酸性高錳酸鉀溶液是用來除去混合氣體中的SO2(2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋)；D中裝有品紅溶液或酸性高錳酸鉀溶液，可以檢驗SO2是否被除盡；E中盛裝澄清石灰水，可以檢驗CO2氣體的存在。 13．某課外活動小組的同學(xué)，在實驗室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的實驗中，甲同學(xué)認為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，而乙同學(xué)認為除二氧化硫氣體外，還可能產(chǎn)生氫氣。為了驗證甲、乙兩位同學(xué)的判斷是否正確，丙同學(xué)設(shè)計了如圖所示實驗裝置(鋅與濃硫酸共熱時產(chǎn)生的氣體為X，且該裝置略去)。 (1)上述反應(yīng)中生成二氧化硫的化學(xué)方程式為______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙同學(xué)認為還可能產(chǎn)生氫氣的理由是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)丙同學(xué)在安裝好裝置后，必不可少的一步操作是_______________________________ ________________________。 (4)A中加入的試劑可能是________，作用是______________________________________； B中加入的試劑可能是________，作用是________________________________________； E中加入的試劑可能是________，作用是_________________________________________。 (5)可以證明氣體X中含有氫氣的實驗現(xiàn)象是： C中：________________________________________________________________________， D中：________________________________________________________________________。 如果去掉裝置B，還能否根據(jù)D中的現(xiàn)象判斷氣體X中有氫氣？________(填“能”或“不能”)，原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Zn＋2H2SO4(濃)ZnSO4＋SO2↑＋2H2O (2)當Zn與濃H2SO4反應(yīng)時，濃H2SO4濃度逐漸變稀，Zn與稀H2SO4反應(yīng)可產(chǎn)生H2 (3)檢查裝置的氣密性 (4)品紅溶液　檢驗SO2　濃H2SO4　吸收水蒸氣　堿石灰　防止空氣中水蒸氣進入D中 (5)黑色(CuO)變成紅色(Cu)　白色粉末變成藍色　不能　因為混合氣體中可能含H2O，會干擾H2的檢驗 解析　本題對Zn與濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物進行兩種推測，而后設(shè)計裝置進行驗證。設(shè)計時既要驗證有無SO2生成，又要驗證有無H2生成。驗證SO2，可用品紅溶液，驗證H2可利用它的還原性，在加熱條件下讓氣體通過CuO，再通過無水硫酸銅，同時必須注意驗證H2時，應(yīng)考慮空氣中的水蒸氣和從洗氣裝置中帶出的水蒸氣對氫氣檢驗的干擾。 14．將Cu與CuO的混合物20.8 g加入到50 mL 18.4 molL－1濃H2SO4中，加熱充分反應(yīng)至固體物質(zhì)完全溶解，冷卻后將混合液稀釋至1 000 mL，測得c(Cu2＋)＝0.3 molL－1。試計算： (1)反應(yīng)過程中放出的氣體在標準狀況下的體積(不考慮氣體在溶液中的溶解)是________________________________________________________________________。 (2)溶解稀釋后，c(H＋)是__________________________________________________。 答案　(1)4.48 L　(2)0.84 molL－1 解析　有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O ②Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 設(shè)混合物中Cu的物質(zhì)的量為x，CuO的物質(zhì)的量為y。 有：64 gmol－1x＋80 gmol－1y＝20.8 g① x＋y＝0.3 mol② 解得：x＝0.2 mol　y＝0.1 mol (1)V(SO2)＝0.2 mol22.4 Lmol－1＝4.48 L (2)n(H2SO4)總＝0.05 L18.4 molL－1＝0.92 mol n(H2SO4)反應(yīng)＝2x＋y＝0.5 mol n(H2SO4)余＝0.92 mol－0.5 mol＝0.42 mol， 故c(H＋)＝0.42 mol21 L＝0.84 molL－1。