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高中第一单元 含硫化合物的性质第二课时练习
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这是一份高中第一单元 含硫化合物的性质第二课时练习，共20页。试卷主要包含了3%的浓硫酸吸收SO3，下列对浓硫酸的叙述中,正确的是，利用实验研究浓硫酸的性质等内容，欢迎下载使用。
题组一 硫酸的工业制备
1.在硫酸工业的主要设备中(如图),硫元素的价态不发生变化的是( )
A.沸腾炉 B.接触室
C.吸收塔 D.三个设备中都有变化
2.模拟工业上由SO2和O2制备SO3(熔点为16.8 ℃,沸点为44.8 ℃)的装置如图所示(加热和夹持装置省略)。下列说法正确的是( )
A.装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下反应制取SO2
C.装置③中的铂石棉作反应的催化剂
D.从装置⑤排出的气体有过量的SO2和O2
3.下列关于硫酸的工业制备与保存的说法,正确的是( )
A.粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中燃烧生成SO3
B.在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3
C.硫黄制酸法会产生较多的矿渣
D.浓硫酸具有强氧化性,不能保存在铝制容器中
题组二 浓硫酸的性质
4.下列反应中,浓硫酸既表现强氧化性,又表现酸性的是( )
A.木炭与浓硫酸共热
B.浓硫酸与NaCl固体共热
C.铜与浓硫酸共热
D.蔗糖遇浓硫酸炭化发黑
5.下列事实与括号中浓硫酸性质的对应关系不正确的是( )
A.蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象(脱水性)
B.空气中敞口放置的浓硫酸质量变小(挥发性)
C.浓硫酸在加热条件下与木炭反应(氧化性)
D.浓硫酸可用来干燥某些气体(吸水性)
6.(2023江苏江阴高级中学期末)下列对浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.常温下不能用铁或铝制容器盛放浓硫酸,因为铁、铝是活泼金属
B.浓硫酸具有吸水性,可以使蔗糖脱水炭化
C.滴加浓硫酸使胆矾由蓝色晶体变为白色粉末,属于物理变化
D.浓硫酸和碳单质在加热条件下反应,浓硫酸表现出强氧化性
7.将过量的金属锌投入浓硫酸中,下列说法正确的是( )
A.金属锌表面因生成致密的氧化膜而不反应
B.会立即生成H2
C.会立即生成SO2,且生成的气体只有SO2
D.生成的气体除了SO2,还有H2
8.(2023江苏南通如皋期末)现有两瓶无色溶液,分别是稀硫酸和浓硫酸。下列方法不能将它们鉴别出来的是( )
A.分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度
B.分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张是否变黑
C.将两种溶液分别滴加到BaCl2溶液中,观察是否产生白色沉淀
D.分别取足量两种溶液,向其中各加入一片铁片,一段时间后观察铁片是否溶解
9.(2023上海吴淞中学月考)向浓盐酸中加入浓硫酸时,会产生白雾。下列叙述与该现象无关的是( )
A.浓硫酸具有吸水性
B.浓盐酸具有挥发性
C.HCl的溶解度随温度的升高而降低
D.浓硫酸具有脱水性
10.(易错题)(2023江苏连云港学业质量调研)利用实验研究浓硫酸的性质。
实验1:取2 g蔗糖放入大试管中,加2~3滴水,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,蔗糖变黑,体积迅速膨胀。将产生的气体依次通入品红溶液和澄清石灰水中,观察到品红溶液褪色、石灰水变浑浊。
实验2:将一小片铜放入试管中加入2 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,观察到溶液颜色褪去,将铜与浓硫酸反应后的混合物冷却后溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有吸水性
B.实验1说明实验中产生的气体含有SO2和CO2
C.实验2所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、SO42-
D.实验1和实验2的褪色现象都说明SO2具有漂白性
11.浓硫酸分别和三种钠盐反应,下列分析正确的是( )
A.对比①和②,可以说明还原性Br->Cl-
B.对比①和③,可以说明氧化性Br2>SO2
C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性H2SO4>HCl
D.③中浓H2SO4被还原成SO2
12.实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验。
(1)判断铜与浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是 ,甲中发生反应的化学方程式是 ,该反应中若有3.2 g Cu参加反应,则被还原的H2SO4的物质的量为 ml。
(2)在乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,其目的是 。
(3)欲证明生成了CuSO4,应采取的操作是 。
(4)若铜片还有剩余,则硫酸 (填“有”或“没有”)剩余。其理由是
。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.(2023山东菏泽单县二中月考)下列实验所得结论不正确的是( )
A.实验Ⅰ中产生的气体是H2
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中产生的气体是SO2
D.浓度、温度影响实验现象
2.(2023江苏徐州运河中学第二次学情调研)实验室用如图所示装置验证浓硫酸与二氧化硫的有关性质,下列说法正确的是( )
A.品红溶液褪色,微热后恢复红色,说明浓硫酸有氧化性
B.新制氯水褪色,说明二氧化硫有漂白性
C.H2S溶液中生成黄色沉淀,说明二氧化硫有还原性
D.实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,可得到亚硫酸钠固体
3.常温下,将一定量的锌与100 mL 18.5 ml·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1。下列叙述错误的是( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.反应中共消耗Zn 97.5 g
C.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
D.反应中共转移3 ml电子
题组二 关于浓硫酸的实验综合题
4.某同学设计了蔗糖与浓硫酸反应的改进装置,并对气体产物进行检验,实验装置如图所示。下列结论中正确的是( )
5.为验证浓硫酸与除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)共热产生气体的成分(可能含CO2、SO2、H2),设计了如图所示装置。
下列说法错误的是( )
A.D装置中的试剂可以是Ba(OH)2溶液
B.若将B、D装置位置调换,检验得到的结果一样
C.E装置中浓硫酸的作用是吸收水蒸气
D.F装置中黑色固体变红色,G装置中白色固体变蓝色,说明有H2产生
6.如图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置:
(1)试管A中反应的化学方程式是 。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,说明SO2具有 性。若要立即终止铜与浓硫酸的反应,最恰当的方法是 。
A.撤去酒精灯
B.上移铜丝,使其脱离浓硫酸
C.拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸
(3)试管C可以探究SO2与品红作用的“可逆性”,请写出实验操作及现象: 。
(4)反应停止后,试管D中溶液依然澄清,待装置冷却,把D取下后将其中溶液分成两份做如下实验:
7.某学习小组欲探究铁钉(含碳)与热的浓硫酸反应产生的气体。他们猜想气体产物主要含有SO2、CO2,设计如图所示装置验证猜想(加热、夹持装置省略):
实验步骤:连接好仪器,检查装置气密性。在硬质玻璃管中放置①浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,②浸有品红溶液的滤纸,③④均为浸有溴水的滤纸。往三颈烧瓶中加入浓硫酸并加热,随着反应的进行,观察到①②③滤纸褪色,而④滤纸没有褪色,澄清石灰水变浑浊。
(1)该组同学猜想气体中含有CO2的理由是 (用化学方程式表示)。
(2)盛放浓硫酸的实验仪器名称为 ,用该仪器往三颈烧瓶滴加浓硫酸之前需进行的操作为 ,证明气体产物中含有CO2的实验现象是 。实验结束后对已褪色的②滤纸部位进行加热,观察到的现象为 ,证明气体产物中含有SO2。
(3)该实验体现了“微型实验”绿色环保的优点,有同学建议将装置B改为浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸置于后面的硬质玻璃管中,你对该改进建议的评价是 。
(4)收集铁钉与浓硫酸反应生成的混合气体336 mL(标准状况),通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知混合气体中SO2的体积分数为 (保留3位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第2课时 硫酸的制备与性质
基础过关练
1.C 沸腾炉中发生硫铁矿(FeS2)与O2的反应;接触室中发生SO2的催化氧化反应;吸收塔中是用98.3%的浓H2SO4吸收SO3,没有元素化合价的变化,C符合题意。
2.C 进入装置③的气体必须干燥,①中的试剂应是浓硫酸,A错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B错误;装置③中的铂石棉为SO2和O2反应的催化剂,C正确;SO2和O2的反应是可逆反应,④中逸出的气体是SO2、O2及少量的SO3,⑤中碱石灰可吸收SO2、SO3,从装置⑤排出的气体中没有SO2,D错误。
3.B 粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中与O2反应生成SO2,A项错误;在吸收塔中,为防止形成酸雾,不能用水作吸收剂,而是用98.3%的浓硫酸作吸收剂吸收SO3,B项正确;以硫铁矿为原料生产硫酸时会产生较多矿渣,而硫黄制酸法不产生矿渣,C项错误;浓硫酸具有强氧化性,在常温下能使铝钝化,因此浓硫酸能保存在铝制容器中,D项错误。
4.C 木炭与浓硫酸共热,反应产生CO2、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现强氧化性,A错误;浓硫酸与NaCl固体共热,反应产生Na2SO4、HCl,反应前后元素化合价不变,不能体现浓硫酸的强氧化性,B错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应,产生CuSO4、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现酸性和强氧化性,C正确;蔗糖遇浓硫酸炭化发黑,浓硫酸表现脱水性,D错误。
5.B 浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖脱水炭化,出现发黑现象,A正确;浓硫酸有吸水性,敞口放置于空气中,吸收空气中的水蒸气,溶液质量变大,B错误;浓硫酸能和木炭在加热条件下发生反应:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,体现了浓硫酸的氧化性,C正确;浓硫酸有吸水性,可用来干燥某些气体,D正确。
6.D 常温下铁、铝遇浓硫酸钝化,可以用铁或铝制容器盛放浓硫酸,A项错误;浓硫酸使蔗糖脱水炭化,体现的是浓硫酸的脱水性,B项错误;浓硫酸使胆矾由蓝色晶体(CuSO4·5H2O)变为白色粉末(CuSO4),属于化学变化(易错点)C项错误;浓硫酸和碳单质在加热条件下反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,反应中浓硫酸作氧化剂,表现强氧化性,D项正确。
7.D 常温下锌遇浓硫酸不发生钝化,A项错误;浓硫酸与锌反应生成的气体为SO2,B项错误;随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与锌反应产生H2,C项错误,D项正确。
归纳总结 在常温下,浓硫酸和足量Zn发生反应时,分为两个阶段:(1)开始阶段体现浓硫酸的强氧化性、酸性,生成SO2气体、硫酸锌和水,化学方程式为Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O;(2)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Zn与稀硫酸反应产生H2,化学方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
8.C 浓硫酸稀释过程中会放出大量的热使溶液温度升高,而稀释稀硫酸不会有明显的热量变化,因此可以通过分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度进行鉴别,A可以鉴别;浓硫酸具有脱水性,而稀硫酸不具有脱水性,因此分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张,能够使纸张变黑的是浓硫酸,不能使纸张变黑的是稀硫酸,B可以鉴别;将二者分别滴入BaCl2溶液中都能形成BaSO4白色沉淀,因此不能用BaCl2溶液进行鉴别,C不能鉴别;室温下,铁遇浓硫酸钝化,而铁片加入稀硫酸中,会发生反应使铁片溶解,溶液变为浅绿色,同时产生气泡,可以进行鉴别,D可以鉴别。
9.D 浓硫酸加入浓盐酸中,浓硫酸吸收水分并放出大量的热,使溶液的温度升高,挥发出HCl的速度加快,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选D。
10.C 实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有脱水性,A错误;SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊(易错点)B错误;铜和浓硫酸反应,随着反应进行,硫酸变稀,反应不再进行,故所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、SO42-,C正确;实验2中酸性KMnO4溶液颜色褪去,说明SO2具有还原性,D错误。
11.A ①试管上部出现红棕色气体,说明产生了Br2(g),Br-被氧化,②试管口出现白雾,白雾是盐酸小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,A项正确;③产生的气体为SO2,反应为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O,不属于氧化还原反应,对比①③,不能说明Br2的氧化性强于SO2,B项错误,D项错误;②中反应是难挥发性酸制取易挥发性酸,C项错误。
12.答案 (1)乙中品红溶液褪色 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 0.05
(2)防止产生的SO2气体逸出,污染环境
(3)将甲中反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色
(4)有 随着反应的进行,硫酸浓度减小,而稀硫酸不与Cu反应,故H2SO4有剩余
解析 (1)铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,生成的SO2能使乙中品红溶液褪色;3.2 g Cu的物质的量为3.2 g64 g·ml-1=0.05 ml,则该反应中被还原的H2SO4的物质的量也为0.05 ml。
(2)SO2可与碱反应,用浸有碱液的棉花可吸收剩余的SO2,防止污染环境。
(3)反应后甲中可能含有剩余的浓硫酸,不可直接将水加入试管中,应将反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色。
(4)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Cu与稀硫酸不反应,故硫酸有剩余。
能力提升练
1.B 稀硫酸和铁片反应生成H2,故A正确;常温下,铁片遇浓硫酸钝化,浓硫酸将铁片表面氧化,生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部金属继续与硫酸发生反应,该过程发生了化学变化,故B不正确;加热条件下,铁片可以与浓硫酸反应,生成无色且有刺激性气味的SO2气体,故C正确;实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度影响实验现象,实验Ⅱ、Ⅲ说明温度影响实验现象,故D正确。
2.A 品红溶液褪色,微热后又恢复红色,说明铜片和浓硫酸在加热条件下反应生成了SO2,体现了浓硫酸的氧化性,A正确;新制氯水具有强氧化性,与SO2发生反应:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,新制氯水褪色说明SO2有还原性,B错误;H2S溶液中生成黄色沉淀,SO2与H2S发生反应生成S,说明SO2有氧化性,C错误;E装置为尾气处理装置,可吸收多余的SO2,SO2与足量NaOH溶液反应生成Na2SO3,实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,亚硫酸钠易被氧气氧化,得不到亚硫酸钠固体,D错误。
3.C 常温下,浓硫酸与锌反应生成SO2,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐降低,稀硫酸与锌反应生成H2,33.6 L气体A为SO2和H2的混合物(破题关键)生成气体的物质的量为33.6 L22.4 L·ml-1=1.5 ml;溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,所以溶液中剩余H2SO4的物质的量为0.05 ml,参加反应的n(H2SO4)=0.1 L×18.5 ml·L-1-0.05 ml=1.8 ml;设反应生成x ml SO2、y ml H2,则有:
Zn + 2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O
2x ml x ml
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
y ml y ml
x+y=1.5,2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2,所以反应生成0.3 ml SO2和1.2 ml H2。气体A为SO2和H2的混合物,A正确;反应中共消耗金属Zn的质量为(0.3 ml+1.2 ml)×65 g·ml-1=97.5 g,B正确;同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,即V(SO2)∶V(H2)=1∶4,C错误;在反应Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O中,生成0.3 ml SO2时转移0.6 ml电子,反应Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑中,生成1.2 ml H2时转移2.4 ml电子,所以反应中共转移3 ml电子,D正确。
4.D 向用少量水润湿的蔗糖中加入98%浓硫酸,观察到试管中蔗糖变为黑色,体现了浓硫酸的脱水性,故A错误;棉球a褪色,体现了SO2的漂白性,棉球b褪色,体现了SO2的还原性,故B错误;无水硫酸铜变蓝,说明气体中含有水,由于品红溶液和溴水中都有水,所以不能确定使无水硫酸铜变蓝的水的来源,故C错误;Ⅲ中溶液颜色变浅,没有褪色,说明SO2反应完全,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成,故D正确。
5.B 结合本实验目的,对各实验装置进行如下分析:
结合上述分析,A、C项正确;SO2、CO2同时存在时应先检验SO2,B、D装置位置不能调换,B项错误;F中H2还原CuO生成Cu,现象是黑色固体变为红色,G中白色固体变蓝色,证明F中的反应中有水生成,说明混合气体中有H2,D项正确。
思维升华 要利用题中装置同时检验3种气体产物,需注意检验的先后顺序,应依次为SO2、CO2和H2。利用G中的无水硫酸铜检验F中有水蒸气生成,需注意右侧空气中水蒸气产生的干扰,需在G后连接装有碱石灰的干燥装置。
6.答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)还原 B
(3)试管C中溶液褪色后,取下试管C,在酒精灯上加热,溶液恢复红色
(4)BaSO3 BaSO4
解析 由实验装置可知,试管A中铜丝与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B中酸性高锰酸钾溶液褪色,验证SO2的还原性,C中品红溶液褪色,验证SO2的漂白性,D中SO2与BaCl2不反应,浸有NaOH溶液的棉花团用于吸收尾气。
(1)试管A中铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应,说明SO2具有还原性。撤去酒精灯,温度不会立即降低,反应不能立即停止,A不符合题意;上移铜丝,使其脱离浓硫酸,反应会立即停止,B符合题意;拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸,操作复杂,且会造成空气污染,C不符合题意。
(4)SO2为酸性氧化物,与NaOH(过量)反应生成Na2SO3,Na2SO3与BaCl2反应生成BaSO3沉淀和NaCl;+4价的S具有还原性,能够被H2O2氧化生成SO42-,SO42-与Ba2+结合生成BaSO4沉淀。
7.答案 (1)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)分液漏斗 打开分液漏斗上方的玻璃塞(合理即可) ④滤纸不褪色,澄清石灰水变浑浊 恢复红色
(3)不合理,若用浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,酸性高锰酸钾的量太少,不能完全吸收SO2,会影响对CO2的检验
(4)66.7%
解析 (2)由题图可知盛放浓硫酸的实验仪器为分液漏斗;为了保证浓硫酸可以顺利地滴下,滴加浓硫酸之前可打开分液漏斗上方的玻璃塞;SO2、CO2均可以使澄清石灰水变浑浊,故检验CO2之前要除去SO2,④滤纸不褪色,说明SO2已被除尽,澄清石灰水变浑浊,证明气体产物中含有CO2。
(3)装置B的作用是吸收反应产生的SO2,需要完全除去SO2,所用酸性KMnO4溶液的量比较多,则该同学建议不合理。
(4)根据题意可知,2.33 g干燥固体是BaSO4,其物质的量为0.01 ml,则混合气体中含有的SO2的物质的量为0.01 ml,其标准状况下的体积为224 mL,体积分数为224336×100%≈66.7%。
实验
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
装置
现象
产生大量无色气体
铁片表面迅速变暗,之后无明显变化
加热后产生大量无色有刺激性气味的气体
选项
现象
结论
A
Ⅰ中注入98%浓硫酸后,可观察到试管中蔗糖固体变为黑色
体现了浓硫酸的吸水性
B
Ⅱ中观察到棉球a、b都褪色
均体现了SO2的漂白性
C
Ⅱ中无水硫酸铜变蓝
说明反应产物中有H2O
D
Ⅲ中溶液颜色变浅,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊
说明有CO2产生
加入试剂
现象
结论
第一份溶液
加入NaOH溶液(过量)
有白色沉淀生成
沉淀为 (写化学式)
第二份溶液
加入H2O2溶液
有白色沉淀生成
沉淀为 (写化学式)
A中发生浓硫酸和铁钉的反应
B中酸性KMnO4溶液可检验并吸收SO2
C装置检验SO2是否吸收完全
D中可用Ba(OH)2溶液等检验CO2
E为干燥装置
F中H2还原CuO
G中无水硫酸铜变蓝,即气体中含H2
H可防止空气中水蒸气进入G中干扰实验
题组一 硫酸的工业制备
1.在硫酸工业的主要设备中(如图),硫元素的价态不发生变化的是( )
A.沸腾炉 B.接触室
C.吸收塔 D.三个设备中都有变化
2.模拟工业上由SO2和O2制备SO3(熔点为16.8 ℃,沸点为44.8 ℃)的装置如图所示(加热和夹持装置省略)。下列说法正确的是( )
A.装置①中的试剂为饱和NaHSO3溶液
B.实验室可用铜与稀硫酸在加热条件下反应制取SO2
C.装置③中的铂石棉作反应的催化剂
D.从装置⑤排出的气体有过量的SO2和O2
3.下列关于硫酸的工业制备与保存的说法,正确的是( )
A.粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中燃烧生成SO3
B.在吸收塔中,用98.3%的浓硫酸吸收SO3
C.硫黄制酸法会产生较多的矿渣
D.浓硫酸具有强氧化性,不能保存在铝制容器中
题组二 浓硫酸的性质
4.下列反应中,浓硫酸既表现强氧化性,又表现酸性的是( )
A.木炭与浓硫酸共热
B.浓硫酸与NaCl固体共热
C.铜与浓硫酸共热
D.蔗糖遇浓硫酸炭化发黑
5.下列事实与括号中浓硫酸性质的对应关系不正确的是( )
A.蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象(脱水性)
B.空气中敞口放置的浓硫酸质量变小(挥发性)
C.浓硫酸在加热条件下与木炭反应(氧化性)
D.浓硫酸可用来干燥某些气体(吸水性)
6.(2023江苏江阴高级中学期末)下列对浓硫酸的叙述中,正确的是( )
A.常温下不能用铁或铝制容器盛放浓硫酸,因为铁、铝是活泼金属
B.浓硫酸具有吸水性,可以使蔗糖脱水炭化
C.滴加浓硫酸使胆矾由蓝色晶体变为白色粉末,属于物理变化
D.浓硫酸和碳单质在加热条件下反应,浓硫酸表现出强氧化性
7.将过量的金属锌投入浓硫酸中,下列说法正确的是( )
A.金属锌表面因生成致密的氧化膜而不反应
B.会立即生成H2
C.会立即生成SO2,且生成的气体只有SO2
D.生成的气体除了SO2,还有H2
8.(2023江苏南通如皋期末)现有两瓶无色溶液,分别是稀硫酸和浓硫酸。下列方法不能将它们鉴别出来的是( )
A.分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度
B.分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张是否变黑
C.将两种溶液分别滴加到BaCl2溶液中,观察是否产生白色沉淀
D.分别取足量两种溶液,向其中各加入一片铁片,一段时间后观察铁片是否溶解
9.(2023上海吴淞中学月考)向浓盐酸中加入浓硫酸时,会产生白雾。下列叙述与该现象无关的是( )
A.浓硫酸具有吸水性
B.浓盐酸具有挥发性
C.HCl的溶解度随温度的升高而降低
D.浓硫酸具有脱水性
10.(易错题)(2023江苏连云港学业质量调研)利用实验研究浓硫酸的性质。
实验1:取2 g蔗糖放入大试管中,加2~3滴水,再加入3 mL浓硫酸,搅拌,蔗糖变黑,体积迅速膨胀。将产生的气体依次通入品红溶液和澄清石灰水中,观察到品红溶液褪色、石灰水变浑浊。
实验2:将一小片铜放入试管中加入2 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入酸性KMnO4溶液,观察到溶液颜色褪去,将铜与浓硫酸反应后的混合物冷却后溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有吸水性
B.实验1说明实验中产生的气体含有SO2和CO2
C.实验2所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、SO42-
D.实验1和实验2的褪色现象都说明SO2具有漂白性
11.浓硫酸分别和三种钠盐反应,下列分析正确的是( )
A.对比①和②,可以说明还原性Br->Cl-
B.对比①和③,可以说明氧化性Br2>SO2
C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性H2SO4>HCl
D.③中浓H2SO4被还原成SO2
12.实验室常用下列装置来进行铜跟浓硫酸反应等一系列实验。
(1)判断铜与浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是 ,甲中发生反应的化学方程式是 ,该反应中若有3.2 g Cu参加反应,则被还原的H2SO4的物质的量为 ml。
(2)在乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,其目的是 。
(3)欲证明生成了CuSO4,应采取的操作是 。
(4)若铜片还有剩余,则硫酸 (填“有”或“没有”)剩余。其理由是
。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.(2023山东菏泽单县二中月考)下列实验所得结论不正确的是( )
A.实验Ⅰ中产生的气体是H2
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中产生的气体是SO2
D.浓度、温度影响实验现象
2.(2023江苏徐州运河中学第二次学情调研)实验室用如图所示装置验证浓硫酸与二氧化硫的有关性质,下列说法正确的是( )
A.品红溶液褪色,微热后恢复红色,说明浓硫酸有氧化性
B.新制氯水褪色,说明二氧化硫有漂白性
C.H2S溶液中生成黄色沉淀,说明二氧化硫有还原性
D.实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,可得到亚硫酸钠固体
3.常温下,将一定量的锌与100 mL 18.5 ml·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1。下列叙述错误的是( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.反应中共消耗Zn 97.5 g
C.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
D.反应中共转移3 ml电子
题组二 关于浓硫酸的实验综合题
4.某同学设计了蔗糖与浓硫酸反应的改进装置,并对气体产物进行检验,实验装置如图所示。下列结论中正确的是( )
5.为验证浓硫酸与除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)共热产生气体的成分(可能含CO2、SO2、H2),设计了如图所示装置。
下列说法错误的是( )
A.D装置中的试剂可以是Ba(OH)2溶液
B.若将B、D装置位置调换,检验得到的结果一样
C.E装置中浓硫酸的作用是吸收水蒸气
D.F装置中黑色固体变红色,G装置中白色固体变蓝色,说明有H2产生
6.如图为铜丝与浓硫酸反应并验证其产物性质的实验装置:
(1)试管A中反应的化学方程式是 。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,说明SO2具有 性。若要立即终止铜与浓硫酸的反应,最恰当的方法是 。
A.撤去酒精灯
B.上移铜丝,使其脱离浓硫酸
C.拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸
(3)试管C可以探究SO2与品红作用的“可逆性”,请写出实验操作及现象: 。
(4)反应停止后,试管D中溶液依然澄清,待装置冷却,把D取下后将其中溶液分成两份做如下实验:
7.某学习小组欲探究铁钉(含碳)与热的浓硫酸反应产生的气体。他们猜想气体产物主要含有SO2、CO2,设计如图所示装置验证猜想(加热、夹持装置省略):
实验步骤:连接好仪器,检查装置气密性。在硬质玻璃管中放置①浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,②浸有品红溶液的滤纸,③④均为浸有溴水的滤纸。往三颈烧瓶中加入浓硫酸并加热,随着反应的进行,观察到①②③滤纸褪色,而④滤纸没有褪色,澄清石灰水变浑浊。
(1)该组同学猜想气体中含有CO2的理由是 (用化学方程式表示)。
(2)盛放浓硫酸的实验仪器名称为 ,用该仪器往三颈烧瓶滴加浓硫酸之前需进行的操作为 ,证明气体产物中含有CO2的实验现象是 。实验结束后对已褪色的②滤纸部位进行加热,观察到的现象为 ,证明气体产物中含有SO2。
(3)该实验体现了“微型实验”绿色环保的优点,有同学建议将装置B改为浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸置于后面的硬质玻璃管中,你对该改进建议的评价是 。
(4)收集铁钉与浓硫酸反应生成的混合气体336 mL(标准状况),通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知混合气体中SO2的体积分数为 (保留3位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第2课时 硫酸的制备与性质
基础过关练
1.C 沸腾炉中发生硫铁矿(FeS2)与O2的反应;接触室中发生SO2的催化氧化反应;吸收塔中是用98.3%的浓H2SO4吸收SO3,没有元素化合价的变化,C符合题意。
2.C 进入装置③的气体必须干燥,①中的试剂应是浓硫酸,A错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B错误;装置③中的铂石棉为SO2和O2反应的催化剂,C正确;SO2和O2的反应是可逆反应,④中逸出的气体是SO2、O2及少量的SO3,⑤中碱石灰可吸收SO2、SO3,从装置⑤排出的气体中没有SO2,D错误。
3.B 粉碎后的硫铁矿(FeS2)在沸腾炉中与O2反应生成SO2,A项错误;在吸收塔中,为防止形成酸雾,不能用水作吸收剂,而是用98.3%的浓硫酸作吸收剂吸收SO3,B项正确;以硫铁矿为原料生产硫酸时会产生较多矿渣,而硫黄制酸法不产生矿渣,C项错误;浓硫酸具有强氧化性,在常温下能使铝钝化,因此浓硫酸能保存在铝制容器中,D项错误。
4.C 木炭与浓硫酸共热,反应产生CO2、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现强氧化性,A错误;浓硫酸与NaCl固体共热,反应产生Na2SO4、HCl,反应前后元素化合价不变,不能体现浓硫酸的强氧化性,B错误;铜与浓硫酸在加热条件下反应,产生CuSO4、SO2、H2O,在该反应中浓硫酸表现酸性和强氧化性,C正确;蔗糖遇浓硫酸炭化发黑,浓硫酸表现脱水性,D错误。
5.B 浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖脱水炭化,出现发黑现象,A正确;浓硫酸有吸水性,敞口放置于空气中,吸收空气中的水蒸气,溶液质量变大,B错误;浓硫酸能和木炭在加热条件下发生反应:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,体现了浓硫酸的氧化性,C正确;浓硫酸有吸水性,可用来干燥某些气体,D正确。
6.D 常温下铁、铝遇浓硫酸钝化,可以用铁或铝制容器盛放浓硫酸,A项错误;浓硫酸使蔗糖脱水炭化,体现的是浓硫酸的脱水性,B项错误;浓硫酸使胆矾由蓝色晶体(CuSO4·5H2O)变为白色粉末(CuSO4),属于化学变化(易错点)C项错误;浓硫酸和碳单质在加热条件下反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,反应中浓硫酸作氧化剂,表现强氧化性,D项正确。
7.D 常温下锌遇浓硫酸不发生钝化,A项错误;浓硫酸与锌反应生成的气体为SO2,B项错误;随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与锌反应产生H2,C项错误,D项正确。
归纳总结 在常温下,浓硫酸和足量Zn发生反应时,分为两个阶段:(1)开始阶段体现浓硫酸的强氧化性、酸性,生成SO2气体、硫酸锌和水,化学方程式为Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O;(2)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Zn与稀硫酸反应产生H2,化学方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
8.C 浓硫酸稀释过程中会放出大量的热使溶液温度升高,而稀释稀硫酸不会有明显的热量变化,因此可以通过分别取少量两种溶液加水稀释,比较稀释后的温度进行鉴别,A可以鉴别;浓硫酸具有脱水性,而稀硫酸不具有脱水性,因此分别取少量两种溶液滴加到纸张上,观察纸张,能够使纸张变黑的是浓硫酸,不能使纸张变黑的是稀硫酸,B可以鉴别;将二者分别滴入BaCl2溶液中都能形成BaSO4白色沉淀,因此不能用BaCl2溶液进行鉴别,C不能鉴别;室温下,铁遇浓硫酸钝化,而铁片加入稀硫酸中,会发生反应使铁片溶解,溶液变为浅绿色,同时产生气泡,可以进行鉴别,D可以鉴别。
9.D 浓硫酸加入浓盐酸中,浓硫酸吸收水分并放出大量的热,使溶液的温度升高,挥发出HCl的速度加快,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选D。
10.C 实验1中“蔗糖变黑”说明浓硫酸具有脱水性,A错误;SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊(易错点)B错误;铜和浓硫酸反应,随着反应进行,硫酸变稀,反应不再进行,故所得蓝色溶液中大量存在:Cu2+、H+、SO42-,C正确;实验2中酸性KMnO4溶液颜色褪去,说明SO2具有还原性,D错误。
11.A ①试管上部出现红棕色气体,说明产生了Br2(g),Br-被氧化,②试管口出现白雾,白雾是盐酸小液滴,Cl-没有被氧化,说明Br-的还原性强于Cl-,A项正确;③产生的气体为SO2,反应为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O,不属于氧化还原反应,对比①③,不能说明Br2的氧化性强于SO2,B项错误,D项错误;②中反应是难挥发性酸制取易挥发性酸,C项错误。
12.答案 (1)乙中品红溶液褪色 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 0.05
(2)防止产生的SO2气体逸出,污染环境
(3)将甲中反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色
(4)有 随着反应的进行,硫酸浓度减小,而稀硫酸不与Cu反应,故H2SO4有剩余
解析 (1)铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,生成的SO2能使乙中品红溶液褪色;3.2 g Cu的物质的量为3.2 g64 g·ml-1=0.05 ml,则该反应中被还原的H2SO4的物质的量也为0.05 ml。
(2)SO2可与碱反应,用浸有碱液的棉花可吸收剩余的SO2,防止污染环境。
(3)反应后甲中可能含有剩余的浓硫酸,不可直接将水加入试管中,应将反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,观察溶液的颜色。
(4)随着反应的进行,硫酸浓度减小,Cu与稀硫酸不反应,故硫酸有剩余。
能力提升练
1.B 稀硫酸和铁片反应生成H2,故A正确;常温下,铁片遇浓硫酸钝化,浓硫酸将铁片表面氧化,生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部金属继续与硫酸发生反应,该过程发生了化学变化,故B不正确;加热条件下,铁片可以与浓硫酸反应,生成无色且有刺激性气味的SO2气体,故C正确;实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度影响实验现象,实验Ⅱ、Ⅲ说明温度影响实验现象,故D正确。
2.A 品红溶液褪色,微热后又恢复红色,说明铜片和浓硫酸在加热条件下反应生成了SO2,体现了浓硫酸的氧化性,A正确;新制氯水具有强氧化性,与SO2发生反应:SO2+Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,新制氯水褪色说明SO2有还原性,B错误;H2S溶液中生成黄色沉淀,SO2与H2S发生反应生成S,说明SO2有氧化性,C错误;E装置为尾气处理装置,可吸收多余的SO2,SO2与足量NaOH溶液反应生成Na2SO3,实验后将E中溶液直接在空气中蒸发结晶,亚硫酸钠易被氧气氧化,得不到亚硫酸钠固体,D错误。
3.C 常温下,浓硫酸与锌反应生成SO2,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐降低,稀硫酸与锌反应生成H2,33.6 L气体A为SO2和H2的混合物(破题关键)生成气体的物质的量为33.6 L22.4 L·ml-1=1.5 ml;溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 ml·L-1,所以溶液中剩余H2SO4的物质的量为0.05 ml,参加反应的n(H2SO4)=0.1 L×18.5 ml·L-1-0.05 ml=1.8 ml;设反应生成x ml SO2、y ml H2,则有:
Zn + 2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O
2x ml x ml
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
y ml y ml
x+y=1.5,2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2,所以反应生成0.3 ml SO2和1.2 ml H2。气体A为SO2和H2的混合物,A正确;反应中共消耗金属Zn的质量为(0.3 ml+1.2 ml)×65 g·ml-1=97.5 g,B正确;同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,即V(SO2)∶V(H2)=1∶4,C错误;在反应Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O中,生成0.3 ml SO2时转移0.6 ml电子,反应Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑中,生成1.2 ml H2时转移2.4 ml电子,所以反应中共转移3 ml电子,D正确。
4.D 向用少量水润湿的蔗糖中加入98%浓硫酸,观察到试管中蔗糖变为黑色,体现了浓硫酸的脱水性,故A错误;棉球a褪色,体现了SO2的漂白性,棉球b褪色,体现了SO2的还原性,故B错误;无水硫酸铜变蓝,说明气体中含有水,由于品红溶液和溴水中都有水,所以不能确定使无水硫酸铜变蓝的水的来源,故C错误;Ⅲ中溶液颜色变浅,没有褪色,说明SO2反应完全,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成,故D正确。
5.B 结合本实验目的,对各实验装置进行如下分析:
结合上述分析,A、C项正确;SO2、CO2同时存在时应先检验SO2,B、D装置位置不能调换,B项错误;F中H2还原CuO生成Cu,现象是黑色固体变为红色,G中白色固体变蓝色,证明F中的反应中有水生成,说明混合气体中有H2,D项正确。
思维升华 要利用题中装置同时检验3种气体产物,需注意检验的先后顺序,应依次为SO2、CO2和H2。利用G中的无水硫酸铜检验F中有水蒸气生成,需注意右侧空气中水蒸气产生的干扰,需在G后连接装有碱石灰的干燥装置。
6.答案 (1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)还原 B
(3)试管C中溶液褪色后,取下试管C,在酒精灯上加热,溶液恢复红色
(4)BaSO3 BaSO4
解析 由实验装置可知,试管A中铜丝与浓硫酸在加热条件下反应生成SO2,B中酸性高锰酸钾溶液褪色,验证SO2的还原性,C中品红溶液褪色,验证SO2的漂白性,D中SO2与BaCl2不反应,浸有NaOH溶液的棉花团用于吸收尾气。
(1)试管A中铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)加热一段时间后,试管B中溶液褪色,二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应,说明SO2具有还原性。撤去酒精灯,温度不会立即降低,反应不能立即停止,A不符合题意;上移铜丝,使其脱离浓硫酸,反应会立即停止,B符合题意;拔掉橡胶塞,倒出浓硫酸,操作复杂,且会造成空气污染,C不符合题意。
(4)SO2为酸性氧化物,与NaOH(过量)反应生成Na2SO3,Na2SO3与BaCl2反应生成BaSO3沉淀和NaCl;+4价的S具有还原性,能够被H2O2氧化生成SO42-,SO42-与Ba2+结合生成BaSO4沉淀。
7.答案 (1)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)分液漏斗 打开分液漏斗上方的玻璃塞(合理即可) ④滤纸不褪色,澄清石灰水变浑浊 恢复红色
(3)不合理,若用浸有酸性高锰酸钾溶液的滤纸,酸性高锰酸钾的量太少,不能完全吸收SO2,会影响对CO2的检验
(4)66.7%
解析 (2)由题图可知盛放浓硫酸的实验仪器为分液漏斗;为了保证浓硫酸可以顺利地滴下,滴加浓硫酸之前可打开分液漏斗上方的玻璃塞;SO2、CO2均可以使澄清石灰水变浑浊,故检验CO2之前要除去SO2,④滤纸不褪色,说明SO2已被除尽,澄清石灰水变浑浊,证明气体产物中含有CO2。
(3)装置B的作用是吸收反应产生的SO2,需要完全除去SO2,所用酸性KMnO4溶液的量比较多,则该同学建议不合理。
(4)根据题意可知,2.33 g干燥固体是BaSO4,其物质的量为0.01 ml,则混合气体中含有的SO2的物质的量为0.01 ml,其标准状况下的体积为224 mL,体积分数为224336×100%≈66.7%。
实验
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
装置
现象
产生大量无色气体
铁片表面迅速变暗,之后无明显变化
加热后产生大量无色有刺激性气味的气体
选项
现象
结论
A
Ⅰ中注入98%浓硫酸后,可观察到试管中蔗糖固体变为黑色
体现了浓硫酸的吸水性
B
Ⅱ中观察到棉球a、b都褪色
均体现了SO2的漂白性
C
Ⅱ中无水硫酸铜变蓝
说明反应产物中有H2O
D
Ⅲ中溶液颜色变浅,Ⅳ中澄清石灰水变浑浊
说明有CO2产生
加入试剂
现象
结论
第一份溶液
加入NaOH溶液(过量)
有白色沉淀生成
沉淀为 (写化学式)
第二份溶液
加入H2O2溶液
有白色沉淀生成
沉淀为 (写化学式)
A中发生浓硫酸和铁钉的反应
B中酸性KMnO4溶液可检验并吸收SO2
C装置检验SO2是否吸收完全
D中可用Ba(OH)2溶液等检验CO2
E为干燥装置
F中H2还原CuO
G中无水硫酸铜变蓝,即气体中含H2
H可防止空气中水蒸气进入G中干扰实验
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