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(shí)學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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第2課時(shí)　硫酸的制備和性質(zhì) [學(xué)習(xí)目標(biāo)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(jìn)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(gè)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(xiàng) (1)在沸騰爐中煅燒黃鐵礦時(shí)，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(jìn)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(duì)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(shí)，易形成酸霧，吸收速率慢，而用98.3%的濃H2SO4吸收SO3時(shí)，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?yàn)榇髩K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(shí)進(jìn)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(huì)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(huì)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(jì)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(qǐng)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(dāng)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(dāng)于接觸室，將SO2催化氧化為SO3，由于該反應(yīng)是一個(gè)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(dāng)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(huì)放出大量的熱，使水汽化為水蒸氣，從而形成酸霧；本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，將有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論填入表中： 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)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{(lán)色 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室里常用濃硫酸作干燥劑。 (2)脫水性：濃硫酸可以使有機(jī)化合物中的氫、氧元素按水的組成從有機(jī)物中“脫離”出來，結(jié)合生成水分子。 (3)強(qiáng)氧化性 ①濃硫酸能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成高價(jià)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(yùn)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(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。 加熱時(shí)，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(qiáng)酸性，B.強(qiáng)氧化性，C.高沸點(diǎn)、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(qǐng)將答案的字母分別填入括號(hào)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{(lán)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(diǎn)、難揮發(fā)性，氯化氫氣體易揮發(fā)。(2)磷酸是高沸點(diǎn)的中強(qiáng)酸，利用強(qiáng)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(qiáng)氧化性，而HBr、HI、H2S具有強(qiáng)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(jī)物炭化。 規(guī)律總結(jié)　濃H2SO4強(qiáng)氧化性的理解 (1)濃H2SO4與稀H2SO4氧化性的區(qū)別 濃H2SO4具有強(qiáng)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(huì)“鈍化”。 【例4】　實(shí)驗(yàn)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(huì)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(huì)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(jià)態(tài)硫酸鹽(濃H2SO4足量)。 (2)濃H2SO4與金屬反應(yīng)時(shí)，既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)強(qiáng)氧化性。 (3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2SO4濃度變小，變?yōu)橄2SO4。 1．工業(yè)制硫酸發(fā)生的三個(gè)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(qiáng)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(cuò)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(hào))。 (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(qiáng)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(qiáng)氧化性 (5)濃H2SO4具有強(qiáng)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(shí)都能與鐵發(fā)生反應(yīng)，放出氣體 B．加熱時(shí)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(jià)都是＋6價(jià) 答案　D 解析　常溫時(shí)濃硫酸使鐵鈍化；銅與稀硫酸常溫和加熱時(shí)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(shí)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　①正確，濃硫酸表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，將Cu氧化為Cu2＋，自身還原為SO2，同時(shí)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(qiáng)氧化性；③既體現(xiàn)了濃硫酸的強(qiáng)氧化性，將＋2價(jià)Fe氧化為＋3價(jià)Fe，同時(shí)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(shí)際上，隨著反應(yīng)的進(jìn)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(shí)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(duì)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(hào))。 ①酸性?、谖浴、勖撍浴、軓?qiáng)氧化性 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(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中共有13.44 L SO2(標(biāo)準(zhǔn)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?、?(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(qiáng)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(jià)由＋6→＋4，故n(e－)＝2n(SO2)＝1.2 mol。 [對(duì)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)裝置中，實(shí)驗(yàn)開始一段時(shí)間后，對(duì)看到的現(xiàn)象敘述不正確的是(　　) A．蘋果塊會(huì)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(xiàng)中濃硫酸顯示吸水性，D項(xiàng)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(shí)需要加熱；濃硫酸不能干燥氨氣，可與NH3反應(yīng)。 4．實(shí)驗(yàn)室常用下圖裝置進(jìn)行銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述或試劑的選用錯(cuò)誤的是(　　) A．甲試管內(nèi)溶液變?yōu)樗{(lán)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(xiàng)錯(cuò)誤，由于濃硫酸中的水很少，濃硫酸具有強(qiáng)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(lán)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(xiàng)和D項(xiàng)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(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸逐漸消耗，其濃度也逐漸變小，當(dāng)硫酸由濃變稀時(shí)反應(yīng)就會(huì)停止。因此，參加反應(yīng)的硫酸實(shí)際量要比理論計(jì)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(shí)與濃硫酸具有強(qiáng)氧化性有關(guān)的是(　　) ①常溫時(shí)用鐵制容器運(yùn)輸濃硫酸?、谠诹蛩峁I(yè)生產(chǎn)中，用濃硫酸吸收SO3?、蹪饬蛩崾拐崽翘炕兒诓⒂写罅繗怏w產(chǎn)生　④濃硫酸能使膽礬變?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(shí)用鐵制容器運(yùn)輸濃硫酸，是應(yīng)用了常溫時(shí)鐵遇濃硫酸發(fā)生了鈍化，這是由濃硫酸的強(qiáng)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(shí)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?yàn)闈饬蛩峋哂袕?qiáng)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)室從化學(xué)試劑商店買回的硫酸試劑標(biāo)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(duì)分子質(zhì)量：98 密度：1.84 gcm－3 質(zhì)量分?jǐn)?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(shí)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(diǎn)。據(jù)標(biāo)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(shí)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?，F(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?jiān)瑒t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 ?。剑? 　解得：x＝0.66 g。 [綜合強(qiáng)化] 11．在化學(xué)課上，圍繞濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)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(qǐng)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(huì)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)氧化性 答案　(1)C　(2)SO2　C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　(3)BCD 解析　(1)因?yàn)闈饬蛩峋哂忻撍?，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?yàn)闈饬蛩峋哂袕?qiáng)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)氧化性和吸水性。 12．某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)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(lán)色，所以可以用無水硫酸銅檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)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(yàn)SO2是否被除盡；E中盛裝澄清石灰水，可以檢驗(yàn)CO2氣體的存在。 13．某課外活動(dòng)小組的同學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室做鋅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)生的氣體是二氧化硫，而乙同學(xué)認(rèn)為除二氧化硫氣體外，還可能產(chǎn)生氫氣。為了驗(yàn)證甲、乙兩位同學(xué)的判斷是否正確，丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置(鋅與濃硫酸共熱時(shí)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(dāng)Zn與濃H2SO4反應(yīng)時(shí)，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(yàn)SO2　濃H2SO4　吸收水蒸氣　堿石灰　防止空氣中水蒸氣進(jìn)入D中 (5)黑色(CuO)變成紅色(Cu)　白色粉末變成藍(lán)色　不能　因?yàn)榛旌蠚怏w中可能含H2O，會(huì)干擾H2的檢驗(yàn) 解析　本題對(duì)Zn與濃H2SO4反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行兩種推測(cè)，而后設(shè)計(jì)裝置進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)時(shí)既要驗(yàn)證有無SO2生成，又要驗(yàn)證有無H2生成。驗(yàn)證SO2，可用品紅溶液，驗(yàn)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(shí)必須注意驗(yàn)證H2時(shí)，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(duì)氫氣檢驗(yàn)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(cè)得c(Cu2＋)＝0.3 molL－1。試計(jì)算： (1)反應(yīng)過程中放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)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。