4.1 硫酸的工业制备、浓硫酸的性质 作业-(2020)新苏教版高中化学必修第一册.doc

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1、硫酸的工业制备、浓硫酸的性质基础练习1浓硫酸在使下列物质的转化中,既表现出氧化性,又表现出酸性的是(A)ACuCuSO4 BCCO2CNaClNa2SO4DFe2O3Fe2(SO4)3解析:反应Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O中,一部分硫元素化合价降低,一部分硫元素化合价不变,所以浓硫酸既表现了酸性,又表现了氧化性。C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O中硫酸只表现氧化性;C项、D项中硫酸只表现酸性。2向50 mL 18 molL1的H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量(A)A小于0.45 molB大于0.45 molC在0.45 m

2、ol和0.90 mol之间D大于0.90 mol解析:解答此题,必须弄清两个问题:根据化学方程式找到浓硫酸被还原的物质的量(理论值):Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O,若有2 mol浓H2SO4参加反应,只有1 mol浓H2SO4被还原,对于50 mL 18 molL1的硫酸来说,应该有0.45 mol硫酸被还原。在实际反应中,因硫酸被消耗有水产生,故酸溶液变稀,与Cu不再反应,则被铜还原的硫酸的物质的量小于0.45 mol。3在硫酸的工业制法中,下列生产操作与其主要原因都正确的是(D)A硫铁矿燃烧前要粉碎,因为大块硫铁矿不能燃烧B从沸腾炉出来的气体需净化,因为炉气中的SO2会与

3、杂质反应CSO2氧化成SO3在常压下进行,因为SO2能全部转化为SO3DSO3用98.3%的浓H2SO4吸收,目的是防止形成酸雾,以使SO3吸收完全解析:将硫铁矿粉碎是增大硫铁矿和空气的接触面积,使其反应更充分,并不是大块硫铁矿不能燃烧;从沸腾炉中出来的气体除SO2外,还有其他杂质,其中有的杂质会使催化剂的催化能力减弱或丧失,其目的不是避免杂质与SO2反应;SO2转化为SO3为可逆反应,故SO2不可能全部转化为SO3,但并不因此,转化反应就不能在常压下进行;SO3转化为H2SO4,实际上是先用浓硫酸吸收(若直接用水吸收,会形成大量酸雾,阻碍吸收反应),生成“发烟”硫酸(即SO3溶于浓硫酸中),

4、然后进行稀释,便形成了各种浓度的硫酸产品。4下列有关浓H2SO4的叙述中,正确的是(A)A浓H2SO4与铜片共热的反应中,浓H2SO4既表现出强氧化性,又表现出酸性B浓H2SO4与金属活动性顺序中氢后面的金属反应生成的气体一般为H2C常温下,铁或铝不与浓H2SO4反应,所以可用铁或铝制的容器贮存浓H2SO4D浓H2SO4是不挥发性强酸,氢硫酸是挥发性弱酸,所以可用浓H2SO4与FeS反应制取H2S气体解析:浓H2SO4与Cu片共热,反应的化学方程式为2H2SO4(浓)CuCuSO4SO22H2O,由反应式可知,若2 mol H2SO4参加反应,其中1 mol H2SO4作氧化剂被还原为SO2,

5、另外1 mol H2SO4起酸的作用,故A项正确;在浓硫酸中存在的是H2SO4分子,其分子中6价的硫易得到电子。H2SO4把金属氧化的同时本身被还原为硫的低价化合物SO2,即使遇到活泼金属如Zn、Fe等也是如此,故B项错误;常温下铁或铝不是不与浓H2SO4反应,而是反应的结果是铁、铝表面形成一薄层致密的氧化物保护膜,从而阻止了内部金属继续与浓H2SO4反应,故C项错误;浓H2SO4有强氧化性,H2S有强还原性,前者能把后者氧化,因此,得不到H2S气体,故D项错误。5下列用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作中错误的是(D)A分别取10 mL溶液,质量大的是浓硫酸,质量小的是稀硫酸B观察液体流动性,流动性

6、好的是稀硫酸,油状黏稠的是浓硫酸C把CuSO45H2O晶体投入溶液中,逐渐变为白色粉末的是浓硫酸,晶体溶解的是稀硫酸D将铝片分别投入溶液,快速放出气体的是浓硫酸,放出气体慢的是稀硫酸解析:硫酸溶液浓度越大,密度越大,故等体积的浓硫酸和稀硫酸相比,浓硫酸的质量大于稀硫酸,A项正确。浓硫酸是油状黏稠的液体,流动性不如稀硫酸,B项正确。浓硫酸有吸水性,故胆矾投入浓硫酸会变为白色粉末,胆矾晶体投入稀硫酸中溶解,C项正确。常温下铝片在浓硫酸中钝化,无气体放出,铝片投入稀硫酸中,有气体(氢气)放出,D项错误。6把1 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧,反应完全后得0.78 g残渣,则此黄铁矿的

7、纯度是(B)A33%B66%C78%D88%解析:本题采用差量法计算。设1 g样品中含FeS2的质量为x。4FeS211O22Fe2O38SO2质量差m41202160 480320160x 1 g0.78 g0.22 g,x0.66 g。黄铁矿的纯度为100%66%。7下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)对应关系正确的是(B)A在空气中敞口久置的浓硫酸,溶液质量增大(难挥发性)B常温下,可用铁罐储存和运输浓硫酸(强氧化性)C蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(吸水性)D浓硫酸与少量胆矾晶体混合,晶体由蓝色变成白色(脱水性)解析:浓硫酸具有吸水性,则在空气中敞口久置的浓硫酸,会吸收空气中的水

8、分而使溶液的质量增大,表现的是浓硫酸的吸水性,故A错误;常温下,铁遇浓硫酸钝化,体现浓硫酸的强氧化性,故B正确;蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成,体现浓硫酸的脱水性,故C错误;硫酸与少量胆矾晶体混合,晶体由蓝色变成白色,体现浓硫酸的吸水性,故D错误;故选B。8利用如图所示装置进行下列实验,能得到相应实验结论的是(C)选项中物质中物质中现象实验结论A浓硫酸Na2SO3KMnO4溶液褪色SO2有漂白性B浓盐酸KMnO4FeBr2溶液变为黄色氧化性:Cl2Br2C稀硫酸碳酸钠CaCl2溶液无明显变化CO2与CaCl2溶液不反应D浓硫酸蔗糖溴水褪色浓硫酸具有脱水性、吸水性解析:二氧化硫使酸性高锰酸钾

9、溶液褪色表现的是二氧化硫的还原性,A项错误;氯气通入溴化亚铁溶液中先氧化亚铁离子,使溶液变为黄色,B项错误;H2CO3的酸性弱于HCl,所以二氧化碳与氯化钙溶液不反应,C项正确;溴水褪色说明有二氧化硫生成,证明了浓硫酸的强氧化性,D项错误。9二氧化硫是重要的工业原料,探究其制备方法和性质具有非常重要的意义。(1)工业上用黄铁矿(主要成分为FeS2,其中硫元素为1价)在高温条件下和氧气反应制备SO2:4FeS211O28SO22Fe2O3,该反应中被氧化的元素是Fe、S(填元素符号)。当该反应转移2.75 mol电子时,生成的二氧化硫在标准状况下的体积为11.2 L。(2)实验室中用下列装置测定

10、SO2催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3的熔点为16.8 ,假设气体进入装置时均被完全吸收,且忽略空气中CO2的影响)简述使用分液漏斗向圆底烧瓶中滴加浓硫酸的操作:打开分液漏斗上部活塞,旋开旋塞,缓慢滴加。当停止通入SO2,熄灭酒精灯后,需要继续通一段时间的氧气,其目的是使残留在装置内的SO2被E充分吸收,使SO2充分被D收集。实验结束后,若装置D增加的质量为m g,装置E中产生白色沉淀的质量为n g,则此条件下二氧化硫的转化率是100%(用含字母的代数式表示,不用化简)。解析:(2)装置D增重的m g是SO3的质量,E中沉淀为BaSO3,根据硫元素守恒,被氧化的SO2为 mol,未被氧化

11、的SO2为 mol,所以SO2转化率为100%。能力提升1下列气体均能用浓H2SO4干燥,并在常温下能共存的一组是(B)AHCl和H2SBSO2和CO2CCl2和HIDNH3和HCl解析:题中H2S、HI有强还原性能和浓硫酸发生氧化还原反应,NH3与浓硫酸反应生成硫酸铵,其他气体与硫酸不反应,且Cl2与HI、NH3与HCl常温下不能共存,故选B。2用如图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是(D)A上下移动中铜丝可控制产生SO2的量B中选用品红溶液验证SO2的生成C中选用NaOH溶液吸收多余的SO2D为确认CuSO4生成,向中加水,观察颜色解析:在加热的条

12、件下,当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当往上抽动铜丝时,铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故通过上下移动中铜丝可控制产生SO2的量,故A正确;SO2具有漂白性,品红能被二氧化硫漂白,可用品红溶液验证SO2的生成,故B正确;SO2为酸性气体,具有污染性,可与碱发生反应,可用NaOH溶液吸收多余的SO2,故C正确;为确认CuSO4生成,应用胶头滴管取出少量试管中的液体,滴入水中,观察溶液颜色,若溶液显蓝色,证明有硫酸铜生成,反之则无,中还含有浓硫酸,不应将水加入中,以防止液滴飞溅,故D错误;故选D。3用20 mL 18.4 molL1的浓H2SO4与铜共热一段时间后,冷却,过滤除去多余的铜,将滤液加水稀

13、释到100 mL,得到溶液中SO的浓度为3.18 molL1,则此时溶液中CuSO4的物质的量浓度为(A)A0.50 molL1B0.75 molL1C1.00 molL1D3.18 molL1解析:反应前n(H2SO4)18.4 molL10.020 L0.368 mol,反应后n(SO)3.18 molL10.100 L0.318 mol;因此减少的SO的物质的量n(SO)n(SO2)0.368 mol0.318 mol0.050 mol。由反应Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O可知,n(CuSO4)n(SO2)0.050 mol,则c(CuSO4)0.50 molL1。4在下

14、图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是(D)A中苹果块会干瘪B中胆矾晶体表现有“白斑”C中小试管内有晶体析出D中pH试纸变红解析:中pH试纸浸在浓H2SO4中,最终会脱水变黑,D错误。5深蓝色的硫酸四氨合铜晶体受热分解的化学方程式为3Cu(NH3)4SO4H2O3Cu8NH32N23SO29H2O,下列分析正确的是(C)A1 mol Cu(NH3)4SO4H2O分解产生的气体体积为97.1 LB生成1 mol Cu转移2 mol电子C将分解产生的气体通入BaCl2溶液中有白色沉淀生成D可以用湿润的蓝色石蕊试纸直接检验此反应产生的SO2解析:未注明状态,无法计算气体体

15、积,A错误;生成1 mol Cu,转移4 mol电子,B错误;产物混合气中氨气更多,无法用蓝色石蕊试纸检验到SO2,D错误。6在化学课上,围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究:将适量的蔗糖放入烧杯中,加入几滴水,搅拌均匀。然后加入适量浓硫酸,迅速搅拌,放出大量的热,同时观察到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,并放出有刺激性气味的气体。请回答:(1)生成的黑色物质是C(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,该反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)CO22H2O2SO2。(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象,说明浓硫酸具有CD(填序号)。A酸性 B吸水性 C脱水性 D强氧化性(4)将

16、实验产生的刺激性气味气体通入品红溶液,可以看到品红溶液褪色,说明这种气体具有漂白性;将中产生的刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸,请写出该反应的化学方程式SO2H2OH2SO3。(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体?不能(填“能”或“不能”),若不能请填写两种能鉴别的试剂品红试液、溴水(或酸性高锰酸钾溶液)。解析:(1)将适量的蔗糖放入烧杯中,加几滴水,搅拌均匀,然后加入浓硫酸,把蔗糖中的氢元素和氧元素按照21脱去,生成黑色物质是C,体现了浓硫酸的脱水性;(2)黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体,其中一种气体有刺激性气味,是大气的主要污染物之一,这种刺激性气味的气体成分是

17、二氧化硫,反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)CO22H2O2SO2;(3)这些现象表现了浓硫酸的脱水性和强氧化性,该过程中没有表现出酸性和吸水性;(4)品红溶液褪色,表现了二氧化硫的漂白性,二氧化硫和水反应生成亚硫酸,反应的化学方程式为SO2H2OH2SO3;(5)二氧化硫和二氧化碳通入澄清石灰水都会生成沉淀,溶液变浑浊,不能用澄清石灰水鉴别两种气体;可以利用品红溶液、溴水或酸性高锰酸钾溶液等鉴别。7下图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置。已知:.硫酸的沸点是338 ,酒精灯可加热至400 以上;.给试管加热前,先从导管鼓入一段时间的N2。(1)试管中反应的化学方程式是Cu2H2

18、SO4(浓)CuSO4SO22H2O。其中浓硫酸发生了还原(填“氧化”或“还原”)反应,判断依据为H2SO4中6价的S得电子变成4价的S,化合价降低。(2)加热一段时间后,试管中产生了白雾,中溶液依然澄清,中溶液均褪色。.试管中饱和NaHSO3溶液的作用是除去中挥发出的硫酸酸雾。.试管中的现象,分别说明SO2具有的性质:d,c,a(填字母,下同)。a漂白性b氧化性c还原性d酸性氧化物的通性.下列叙述正确的是acd。a上下移动铜丝可控制生成SO2的量b上述实验结束后,发现中试管内有少量白色固体出现,为确认白色固体为另一反应产物CuSO4,可向试管中加水,观察颜色c反应结束后,从导管口向装置中通入

19、空气,可使装置中残留气体完全被吸收,避免污染空气d熄灭酒精灯后,中的液体不会倒吸,因为空气可经导管进入试管,使压强平衡(3)反应停止后,待装置冷却,把取下后将其中溶液分成两份,分别滴加下列溶液,均产生沉淀。请将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。滴加的溶液氯水加入NaOH溶液沉淀的化学式BaSO4BaSO3写出其中SO2因还原性而生成沉淀的离子方程式SO2Cl22H2OBa2=4H2ClBaSO4。解析:(1)试管中是铜与浓硫酸的反应,化学方程式:Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O,浓硫酸中硫从6价变为4价,体现氧化性发生还原反应。(2).因试管中产生了白雾是硫酸,所以试管中饱和N

20、aHSO3溶液的作用是除去中挥发出的硫酸酸雾。.试管中是滴有酚酞的氢氧化钠溶液,通入二氧化硫会与氢氧化钠反应产生亚硫酸钠及水,碱性减弱,故红色会褪去,体现二氧化硫的酸性氧化物的性质,试管中是酸性高锰酸钾与二氧化硫发生氧化还原反应,体现二氧化硫的还原性,试管中是品红,体现二氧化硫的漂白性,故为d,c,a。.这样可以控制反应的停止与发生,故可以控制生成SO2的量,故a正确;不能直接在试管中加入水,这样会造成浓硫酸的溅出,故b错误;反应结束后,从导管口通入空气,可使装置中残留SO2气体完全被NaOH吸收,避免污染空气,故c正确;熄灭酒精灯后,中的液体不会倒吸,因为空气可经导管进入试管,使压强平衡,故d正确。故选acd。(3)中溶有二氧化硫,如加入氯水会发生氧化还原反应,生成的硫酸与氯化钡产生硫酸钡沉淀,加入氢氧化钠会与二氧化硫反应产生亚硫酸钠,之后与氯化钡反应产生亚硫酸钡沉淀,故加入氯水时沉淀为BaSO4;加入氢氧化钠产生沉淀为BaSO3;SO2因还原性生成沉淀的离子方程式是SO2Cl22H2OBa2=4H2ClBaSO4。

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