2024鲁科版新教材高中化学必修第一册同步练习--第2课时 硫酸（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024鲁科版新教材高中化学必修第一册同步练习--第2课时 硫酸（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 388.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-22 08:53:31 | ||
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文档简介
2024鲁科版新教材高中化学必修第一册
第2课时 硫酸
基础过关练
题组一 浓硫酸的吸水性和脱水性
1.(2021湖北武汉江夏实验高中月考)下列气体中既可用浓硫酸干燥,又可用氢氧化钠固体干燥的是( )
A.Cl2 B.O2
C.SO2 D.NH3
2.(2021河北深州长江中学月考)下列现象或用途与浓硫酸的脱水性有关的是( )
A.浓硫酸可用作氯气的干燥剂
B.浓硫酸滴到胆矾上,蓝色晶体变成白色粉末
C.浓硫酸滴加到蔗糖中,蔗糖变黑
D.浓硫酸在加热条件下可与铜等不活泼金属反应
3.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.浓硫酸具有脱水性
D.气态溶质的溶解度随温度的升高而降低
题组二 浓硫酸的强氧化性
4.(2022北京人大附中期末)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。下列说法不正确的是( )
A.上下移动①中铜丝可控制生成SO2的量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
5.下列实验所得结论不正确的是( )
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
A.实验Ⅰ中气体是H2
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中气体是SO2
D.浓度、温度影响实验现象
6.(2021安徽六安一中月考)向50 mL 18 mol·L-1的硫酸溶液中加入足量的铜片并加热,被还原的硫酸的物质的量( )
A.等于0.9 mol B.大于0.45 mol,小于0.9 mol
C.等于0.45 mol D.小于0.45 mol
7.(2020四川名校联盟联考)用下图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与结论相符的是( )
选项 ① ② 预测②中现象 实验结论
A 浓盐酸 产生大量气体 硫酸的酸性比盐酸强
B 铜片 铜片溶解,产生气泡,底部产生灰白色粉末 浓硫酸表现酸性和强氧化性
C CuSO4· 5H2O 固体由蓝色变为白色 浓硫酸具有吸水性,发生物理变化
D 蔗糖 固体由白色变为黑色海绵状,并有刺激性气味气体放出 浓硫酸具有脱水性、氧化性
8.(2020山东济南历城二中期末)已知浓硫酸和木炭粉在加热条件下可发生化学反应。
(1)写出反应的化学方程式: 。
(2)试用图表中所列装置设计一个实验,来验证上述反应所产生的各种产物。
编号 装置
①
②
③
④
这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置中导管口的编号):
接 , 接 , 接 。
题组三 酸雨及其防治
9.(2022北京人大附中期末)环境污染是人类社会面临的重大威胁。酸雨是一种严重的环境污染,酸雨形成的主要原因是( )
A.燃放烟花爆竹
B.大气中二氧化碳的含量增加
C.森林乱砍乱伐,破坏了生态平衡
D.大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料
10.二氧化硫是污染大气的主要物质之一。含二氧化硫的工业尾气可用如下方法来处理并制得有广泛用途的石膏。
回答下列问题:
(1)SO2造成的一种常见环境污染为 ;列举二氧化硫的一种用途: 。
(2)SO2使酸性KMnO4溶液褪色的离子方程式为 。(提示:KMnO4被还原为Mn2+)
(3)通空气时反应的化学方程式为 ;若在实验室进行,操作A是 。
(4)亚硫酸氢铵常用于造纸工业,若用某气体水溶液处理含SO2的工业尾气可生成亚硫酸氢铵,则该气体为 。
(5)有人提出在燃煤中加入适量的生石灰,可减少烟气中二氧化硫的排放,你认为合理么 (填“合理”或“不合理”),理由是 。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.(2022江苏徐州期末)硫的化合物H2S、H2SO4、Fe2(SO4)3等在生产、生活和科研中有着重要的应用。SO3可溶于浓硫酸生成H2SO4·SO3,继续与水反应转化为H2SO4。下列有关硫酸的说法正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,可用于干燥氨气
B.浓硫酸与铁不反应,可用铁罐储运浓硫酸
C.常温下,可用浓硫酸与Cu反应制备SO2
D.将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4,需消耗1 mol H2O
2.(2022江苏苏州期末)利用如下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,同时将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中,观察到KMnO4溶液褪色。
实验2:将一小片铜放入试管中,再加入3 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入品红溶液中,观察到品红溶液褪色。将反应后的混合物溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.实验1中浓硫酸只表现了吸水性和强氧化性
B.将实验1中产生的气体直接通入澄清石灰水,可检验是否含CO2
C.实验2可以说明浓硫酸具有强氧化性和酸性
D.实验1中KMnO4溶液褪色,实验2中品红溶液褪色,都说明SO2具有漂白性
3.(2022四川内江六中月考)已知Zn与浓H2SO4能够发生化学反应:Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O。将一定量Zn投入100 mL 18.5 mol·L-1的浓H2SO4中,Zn完全溶解,同时生成SO2和H2的混合气体33.6 L(标准状况)。室温下,将反应后的溶液稀释至1 L,测得c(H+)=0.1 mol·L-1。下列叙述不正确的是( )
A.反应中共消耗1.8 mol H2SO4
B.反应中共消耗97.5 g Zn
C.反应中共转移3 mol电子
D.反应中生成的SO2与H2在同温同压下的体积比为4∶1
4.(2021湖北武汉汉阳一中月考)某小组同学进行铜与浓硫酸反应时,发现有黑色物质产生。该小组同学猜测,黑色物质中可能含有CuO、Cu2S和CuS。针对产生的黑色物质,该小组同学继续进行实验探究,获得数据如下表所示。
硫酸浓度/ (mol·L-1) 黑色物质出 现的温度/℃ 黑色物质消 失的温度/℃
15 约150 约236
16 约140 约250
18 约120 不消失
下列推测不合理的是( )
A.硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失
B.黑色物质消失过程中伴随大量H2S生成
C.硫酸浓度为16 mol·L-1时,若先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免黑色物质产生
D.若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO
5.(2022山东部分名校质检)利用下图几个装置(内含物质)组装成实验装置,以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2。下列说法正确的是( )
A.丁中溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
B.丙中品红溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
C.丁和丙中溶液都褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中有CO2生成
D.按气流从左向右流向,连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→B
题组二 以浓硫酸为载体的综合实验
6.(2021湖北部分重点高中联考)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( )
选项 现象 结论
A Ⅰ中注入浓硫酸后,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
7.(2021河北沧州月考)某化学兴趣小组为了测定某铁碳合金中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了如图所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略),请回答相应问题。
Ⅰ.探究浓硫酸某些性质
(1)按图示连接装置,检查装置的气密性,称量E的质量。
(2)将m g铁碳合金样品放入A中,再加入适量的浓硫酸。未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是 。
(3)点燃酒精灯,加热一段时间后,A、B中可观察到明显的现象。写出A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式: ,B中的现象是 。
(4)随着反应的进行,A中还可能发生某些离子反应,写出相应的离子方程式: 。(任写一个)
Ⅱ.测定铁的质量分数
(5)待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重,E增加的质量为b g。铁碳合金中铁的质量分数为 。(写表达式,并化简)
答案全解全析
基础过关练
1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.D 9.D
1.B 既可用浓硫酸干燥,又可用氢氧化钠固体干燥的气体,不能与浓硫酸和氢氧化钠反应,Cl2、SO2均能与氢氧化钠反应,氨气能与浓硫酸反应,不符合要求;O2与浓硫酸和氢氧化钠不反应,符合要求,故选B。
2.C A项,浓硫酸用作氯气的干燥剂,体现其吸水性;B项,浓硫酸滴到胆矾上,蓝色晶体变成白色粉末,体现其吸水性;C项,浓硫酸能将蔗糖中的H、O元素按水的元素组成质量比脱去,体现脱水性;D项,在加热条件下,浓硫酸和铜等不活泼金属反应,体现其强氧化性和酸性;故选C。
3.C 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,加快了HCl的挥发,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选C。
4.D A项,当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当往上移动铜丝,铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故通过上下移动①中铜丝可控制生成SO2的量,正确;B项,SO2具有漂白性,可用品红溶液验证SO2的生成,正确;C项,SO2可与碱反应,可用NaOH溶液吸收多余的SO2,正确;D项,反应停止后,①中浓硫酸可能有剩余,将水加入①中可能造成试管中液体飞溅,发生危险,不正确;故选D。
5.B 稀硫酸和铁片反应生成H2,故A正确;常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,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。
6.D 50 mL 18 mol·L-1的硫酸溶液中n(H2SO4)=0.05 L×18 mol·L-1=0.9 mol,假设硫酸全部与铜反应,根据反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O可知,被还原的硫酸的物质的量为0.45 mol,但是随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,铜与稀硫酸不反应,硫酸有剩余,所以被还原的硫酸的物质的量小于0.45 mol,故选D。
7.D A项,将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸稀释,放出大量的热,促进了氯化氢气体的逸出,结论错误;B项,浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,所以错误;C项,浓硫酸使胆矾失去结晶水,体现浓硫酸的吸水性,该变化(CuSO4·5H2OCuSO4)为化学变化,所以错误;D项,浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热,进而与生成的碳单质反应生成SO2,体现了浓硫酸的氧化性,所以正确。
8.答案 (1)2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)g c(或d) d(或c) a b f
解析 (1)木炭与浓硫酸在加热条件下反应,生成二氧化碳、二氧化硫和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。(2)依据实验设计的要求,实验顺序为检验水蒸气的存在,检验SO2的存在,检验CO2的存在。由此确定仪器接口的连接顺序为g接c(或d),d(或c)接a,b接f。
9.D 大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料,产生大量二氧化硫是形成酸雨的主要原因,故选D。
10.答案 (1)酸雨 漂白草帽、纸张等
(2)2Mn+5SO2+2H2O 5S+2Mn2++4H+
(3)2CaSO3+O2+4H2O 2CaSO4·2H2O 过滤
(4)氨气
(5)合理 二氧化硫与生石灰反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙
解析 (1)排放到空气中的SO2在O2和水蒸气的共同作用下形成酸雾,随雨水降落就成为酸雨,所以SO2造成的一种常见环境污染为酸雨;二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性,如漂白草帽、纸张等。
(2)SO2中S元素化合价为+4价,具有强还原性,而酸性KMnO4溶液具有强氧化性,二者会发生氧化还原反应而使紫色KMnO4溶液褪色,二者反应的离子方程式为2Mn+5SO2+2H2O 5S+2Mn2++4H+。
(3)亚硫酸钙中的S元素化合价为+4价,具有还原性,易被氧气氧化,所以通空气时反应的化学方程式为2CaSO3+O2+4H2O 2CaSO4·2H2O;分离固体与液体混合物常用过滤操作,通过操作A从液体中得到石膏,该操作方法为过滤。
(4)二氧化硫为酸性氧化物,氨气的水溶液为氨水,二者可发生反应:SO2+NH3·H2O NH4HSO3。
(5)生石灰是碱性氧化物,能够与酸性氧化物二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙,所以在燃煤中加入生石灰可减少烟气中二氧化硫的排放。
能力提升练
1.D 2.C 3.D 4.B 5.D 6.D
1.D 浓硫酸具有吸水性,但其能与氨气反应,不可用于干燥氨气,故A错误;常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,不是不反应,故B错误;常温下,铜和浓硫酸不反应,故C错误;将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4,需消耗1 mol H2O,故D正确。
2.C 实验1中浓硫酸表现了吸水性、强氧化性和脱水性,故A错误;实验1中产生的气体中含有SO2,SO2能使澄清石灰水变浑浊,要检验实验1中产生的气体中是否含CO2,需要先除去SO2再通入澄清石灰水,故B错误;实验2中铜片和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、SO2和水,体现浓硫酸的酸性和强氧化性,故C正确;实验1中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性,实验2中品红溶液褪色,说明SO2具有漂白性,故D错误。
3.D 根据题中信息可知,硫酸过量,反应消耗的H2SO4的物质的量为(18.5×0.1-)mol=1.8 mol,故A正确;标准状况下33.6 L SO2和H2的混合气体的物质的量为1.5 mol,反应中转移电子3 mol,根据得失电子守恒可知,参加反应的Zn的物质的量为1.5 mol,质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,故B、C正确;设生成的SO2为x mol,H2为y mol,则x+y=1.5,生成x mol SO2需要消耗H2SO4 2x mol,生成y mol H2需要消耗H2SO4 y mol,所以2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2,所以SO2与H2的体积比为1∶4,故D不正确。
4.B A项,从表中数据可以看出,硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失,合理;B项,浓硫酸有氧化性,会将硫化氢氧化,所以不会生成大量H2S,不合理;C项,由表中数据可知,硫酸浓度为16 mol·L-1时,黑色物质消失的温度约250 ℃,先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免产生黑色物质,合理;D项,黑色物质中若含CuO,加入稀硫酸充分混合,氧化铜会与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,固体质量会减小,若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO,合理;故选B。
5.D 丁中溶液褪色,乙中溶液变浑浊,该气体可能是二氧化硫,故A错误;丙中品红溶液褪色,说明含有二氧化硫,二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,所以不能说明甲中反应生成了二氧化碳,故B错误;丁和丙中溶液都褪色,说明含有二氧化硫,二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,所以不能说明甲中反应生成了二氧化碳,故C错误;甲为浓硫酸与木炭发生反应的装置,二者反应后有SO2、H2O和CO2生成,用酸性高锰酸钾溶液除SO2,再通过品红溶液不褪色确认SO2已除干净,可通过二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊确认木炭被浓硫酸氧化成CO2,所以装置连接顺序为A→F→E→C→D→B,故D正确。
6.D 向用少量水润湿的蔗糖中加入浓硫酸,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,体现了二氧化硫的还原性,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。
7.答案 Ⅰ.(2)在常温下,浓硫酸使铁发生钝化,碳与浓硫酸不反应
(3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O 品红溶液褪色
(4)Fe+2H+ Fe2++H2↑(或Fe+2Fe3+ 3Fe2+)
Ⅱ.(5)×100%
解析 Ⅰ.(2)未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是在常温下,浓硫酸使铁发生钝化,碳与浓硫酸不反应。
(3)点燃酒精灯,加热一段时间后,A中碳与浓硫酸发生反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,B中盛有品红溶液,二氧化硫能漂白品红,现象是品红溶液褪色。
(4)随着反应的进行,A中还可能发生Fe与H+的反应、Fe与Fe3+的反应,相应的离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
Ⅱ.(5)E中碱石灰能吸收反应生成的CO2,所以b g就是CO2气体的质量,由此得出铁碳合金中铁的质量分数为×100%=×100%。
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第2课时 硫酸
基础过关练
题组一 浓硫酸的吸水性和脱水性
1.(2021湖北武汉江夏实验高中月考)下列气体中既可用浓硫酸干燥,又可用氢氧化钠固体干燥的是( )
A.Cl2 B.O2
C.SO2 D.NH3
2.(2021河北深州长江中学月考)下列现象或用途与浓硫酸的脱水性有关的是( )
A.浓硫酸可用作氯气的干燥剂
B.浓硫酸滴到胆矾上,蓝色晶体变成白色粉末
C.浓硫酸滴加到蔗糖中,蔗糖变黑
D.浓硫酸在加热条件下可与铜等不活泼金属反应
3.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.浓硫酸具有脱水性
D.气态溶质的溶解度随温度的升高而降低
题组二 浓硫酸的强氧化性
4.(2022北京人大附中期末)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。下列说法不正确的是( )
A.上下移动①中铜丝可控制生成SO2的量
B.②中选用品红溶液验证SO2的生成
C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.为确认CuSO4生成,向①中加水,观察颜色
5.下列实验所得结论不正确的是( )
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
A.实验Ⅰ中气体是H2
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中气体是SO2
D.浓度、温度影响实验现象
6.(2021安徽六安一中月考)向50 mL 18 mol·L-1的硫酸溶液中加入足量的铜片并加热,被还原的硫酸的物质的量( )
A.等于0.9 mol B.大于0.45 mol,小于0.9 mol
C.等于0.45 mol D.小于0.45 mol
7.(2020四川名校联盟联考)用下图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与结论相符的是( )
选项 ① ② 预测②中现象 实验结论
A 浓盐酸 产生大量气体 硫酸的酸性比盐酸强
B 铜片 铜片溶解,产生气泡,底部产生灰白色粉末 浓硫酸表现酸性和强氧化性
C CuSO4· 5H2O 固体由蓝色变为白色 浓硫酸具有吸水性,发生物理变化
D 蔗糖 固体由白色变为黑色海绵状,并有刺激性气味气体放出 浓硫酸具有脱水性、氧化性
8.(2020山东济南历城二中期末)已知浓硫酸和木炭粉在加热条件下可发生化学反应。
(1)写出反应的化学方程式: 。
(2)试用图表中所列装置设计一个实验,来验证上述反应所产生的各种产物。
编号 装置
①
②
③
④
这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置中导管口的编号):
接 , 接 , 接 。
题组三 酸雨及其防治
9.(2022北京人大附中期末)环境污染是人类社会面临的重大威胁。酸雨是一种严重的环境污染,酸雨形成的主要原因是( )
A.燃放烟花爆竹
B.大气中二氧化碳的含量增加
C.森林乱砍乱伐,破坏了生态平衡
D.大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料
10.二氧化硫是污染大气的主要物质之一。含二氧化硫的工业尾气可用如下方法来处理并制得有广泛用途的石膏。
回答下列问题:
(1)SO2造成的一种常见环境污染为 ;列举二氧化硫的一种用途: 。
(2)SO2使酸性KMnO4溶液褪色的离子方程式为 。(提示:KMnO4被还原为Mn2+)
(3)通空气时反应的化学方程式为 ;若在实验室进行,操作A是 。
(4)亚硫酸氢铵常用于造纸工业,若用某气体水溶液处理含SO2的工业尾气可生成亚硫酸氢铵,则该气体为 。
(5)有人提出在燃煤中加入适量的生石灰,可减少烟气中二氧化硫的排放,你认为合理么 (填“合理”或“不合理”),理由是 。
能力提升练
题组一 浓硫酸的性质
1.(2022江苏徐州期末)硫的化合物H2S、H2SO4、Fe2(SO4)3等在生产、生活和科研中有着重要的应用。SO3可溶于浓硫酸生成H2SO4·SO3,继续与水反应转化为H2SO4。下列有关硫酸的说法正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性,可用于干燥氨气
B.浓硫酸与铁不反应,可用铁罐储运浓硫酸
C.常温下,可用浓硫酸与Cu反应制备SO2
D.将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4,需消耗1 mol H2O
2.(2022江苏苏州期末)利用如下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,同时将产生的气体通入酸性KMnO4溶液中,观察到KMnO4溶液褪色。
实验2:将一小片铜放入试管中,再加入3 mL浓硫酸,加热,将产生的气体通入品红溶液中,观察到品红溶液褪色。将反应后的混合物溶于水,得到蓝色溶液。
下列说法正确的是( )
A.实验1中浓硫酸只表现了吸水性和强氧化性
B.将实验1中产生的气体直接通入澄清石灰水,可检验是否含CO2
C.实验2可以说明浓硫酸具有强氧化性和酸性
D.实验1中KMnO4溶液褪色,实验2中品红溶液褪色,都说明SO2具有漂白性
3.(2022四川内江六中月考)已知Zn与浓H2SO4能够发生化学反应:Zn+2H2SO4(浓) ZnSO4+SO2↑+2H2O。将一定量Zn投入100 mL 18.5 mol·L-1的浓H2SO4中,Zn完全溶解,同时生成SO2和H2的混合气体33.6 L(标准状况)。室温下,将反应后的溶液稀释至1 L,测得c(H+)=0.1 mol·L-1。下列叙述不正确的是( )
A.反应中共消耗1.8 mol H2SO4
B.反应中共消耗97.5 g Zn
C.反应中共转移3 mol电子
D.反应中生成的SO2与H2在同温同压下的体积比为4∶1
4.(2021湖北武汉汉阳一中月考)某小组同学进行铜与浓硫酸反应时,发现有黑色物质产生。该小组同学猜测,黑色物质中可能含有CuO、Cu2S和CuS。针对产生的黑色物质,该小组同学继续进行实验探究,获得数据如下表所示。
硫酸浓度/ (mol·L-1) 黑色物质出 现的温度/℃ 黑色物质消 失的温度/℃
15 约150 约236
16 约140 约250
18 约120 不消失
下列推测不合理的是( )
A.硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失
B.黑色物质消失过程中伴随大量H2S生成
C.硫酸浓度为16 mol·L-1时,若先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免黑色物质产生
D.若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO
5.(2022山东部分名校质检)利用下图几个装置(内含物质)组装成实验装置,以验证木炭可被浓硫酸氧化成CO2。下列说法正确的是( )
A.丁中溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
B.丙中品红溶液褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中生成CO2
C.丁和丙中溶液都褪色,乙中溶液变浑浊,说明甲中有CO2生成
D.按气流从左向右流向,连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→B
题组二 以浓硫酸为载体的综合实验
6.(2021湖北部分重点高中联考)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( )
选项 现象 结论
A Ⅰ中注入浓硫酸后,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
7.(2021河北沧州月考)某化学兴趣小组为了测定某铁碳合金中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了如图所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略),请回答相应问题。
Ⅰ.探究浓硫酸某些性质
(1)按图示连接装置,检查装置的气密性,称量E的质量。
(2)将m g铁碳合金样品放入A中,再加入适量的浓硫酸。未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是 。
(3)点燃酒精灯,加热一段时间后,A、B中可观察到明显的现象。写出A中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式: ,B中的现象是 。
(4)随着反应的进行,A中还可能发生某些离子反应,写出相应的离子方程式: 。(任写一个)
Ⅱ.测定铁的质量分数
(5)待A中不再逸出气体时,停止加热,拆下E并称重,E增加的质量为b g。铁碳合金中铁的质量分数为 。(写表达式,并化简)
答案全解全析
基础过关练
1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.D 9.D
1.B 既可用浓硫酸干燥,又可用氢氧化钠固体干燥的气体,不能与浓硫酸和氢氧化钠反应,Cl2、SO2均能与氢氧化钠反应,氨气能与浓硫酸反应,不符合要求;O2与浓硫酸和氢氧化钠不反应,符合要求,故选B。
2.C A项,浓硫酸用作氯气的干燥剂,体现其吸水性;B项,浓硫酸滴到胆矾上,蓝色晶体变成白色粉末,体现其吸水性;C项,浓硫酸能将蔗糖中的H、O元素按水的元素组成质量比脱去,体现脱水性;D项,在加热条件下,浓硫酸和铜等不活泼金属反应,体现其强氧化性和酸性;故选C。
3.C 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,加快了HCl的挥发,HCl与空气中的水蒸气结合形成白雾,故选C。
4.D A项,当铜丝与浓硫酸接触时才能反应,当往上移动铜丝,铜丝与浓硫酸不接触,反应停止,故通过上下移动①中铜丝可控制生成SO2的量,正确;B项,SO2具有漂白性,可用品红溶液验证SO2的生成,正确;C项,SO2可与碱反应,可用NaOH溶液吸收多余的SO2,正确;D项,反应停止后,①中浓硫酸可能有剩余,将水加入①中可能造成试管中液体飞溅,发生危险,不正确;故选D。
5.B 稀硫酸和铁片反应生成H2,故A正确;常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,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。
6.D 50 mL 18 mol·L-1的硫酸溶液中n(H2SO4)=0.05 L×18 mol·L-1=0.9 mol,假设硫酸全部与铜反应,根据反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O可知,被还原的硫酸的物质的量为0.45 mol,但是随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,铜与稀硫酸不反应,硫酸有剩余,所以被还原的硫酸的物质的量小于0.45 mol,故选D。
7.D A项,将浓硫酸滴入浓盐酸中,浓硫酸稀释,放出大量的热,促进了氯化氢气体的逸出,结论错误;B项,浓硫酸与铜反应需在加热条件下进行,所以错误;C项,浓硫酸使胆矾失去结晶水,体现浓硫酸的吸水性,该变化(CuSO4·5H2OCuSO4)为化学变化,所以错误;D项,浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖炭化,并放出大量的热,进而与生成的碳单质反应生成SO2,体现了浓硫酸的氧化性,所以正确。
8.答案 (1)2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)g c(或d) d(或c) a b f
解析 (1)木炭与浓硫酸在加热条件下反应,生成二氧化碳、二氧化硫和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。(2)依据实验设计的要求,实验顺序为检验水蒸气的存在,检验SO2的存在,检验CO2的存在。由此确定仪器接口的连接顺序为g接c(或d),d(或c)接a,b接f。
9.D 大量燃烧煤炭和石油等含硫化石燃料,产生大量二氧化硫是形成酸雨的主要原因,故选D。
10.答案 (1)酸雨 漂白草帽、纸张等
(2)2Mn+5SO2+2H2O 5S+2Mn2++4H+
(3)2CaSO3+O2+4H2O 2CaSO4·2H2O 过滤
(4)氨气
(5)合理 二氧化硫与生石灰反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙
解析 (1)排放到空气中的SO2在O2和水蒸气的共同作用下形成酸雾,随雨水降落就成为酸雨,所以SO2造成的一种常见环境污染为酸雨;二氧化硫能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性,如漂白草帽、纸张等。
(2)SO2中S元素化合价为+4价,具有强还原性,而酸性KMnO4溶液具有强氧化性,二者会发生氧化还原反应而使紫色KMnO4溶液褪色,二者反应的离子方程式为2Mn+5SO2+2H2O 5S+2Mn2++4H+。
(3)亚硫酸钙中的S元素化合价为+4价,具有还原性,易被氧气氧化,所以通空气时反应的化学方程式为2CaSO3+O2+4H2O 2CaSO4·2H2O;分离固体与液体混合物常用过滤操作,通过操作A从液体中得到石膏,该操作方法为过滤。
(4)二氧化硫为酸性氧化物,氨气的水溶液为氨水,二者可发生反应:SO2+NH3·H2O NH4HSO3。
(5)生石灰是碱性氧化物,能够与酸性氧化物二氧化硫反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙,所以在燃煤中加入生石灰可减少烟气中二氧化硫的排放。
能力提升练
1.D 2.C 3.D 4.B 5.D 6.D
1.D 浓硫酸具有吸水性,但其能与氨气反应,不可用于干燥氨气,故A错误;常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,不是不反应,故B错误;常温下,铜和浓硫酸不反应,故C错误;将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4,需消耗1 mol H2O,故D正确。
2.C 实验1中浓硫酸表现了吸水性、强氧化性和脱水性,故A错误;实验1中产生的气体中含有SO2,SO2能使澄清石灰水变浑浊,要检验实验1中产生的气体中是否含CO2,需要先除去SO2再通入澄清石灰水,故B错误;实验2中铜片和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、SO2和水,体现浓硫酸的酸性和强氧化性,故C正确;实验1中KMnO4溶液褪色,说明SO2具有还原性,实验2中品红溶液褪色,说明SO2具有漂白性,故D错误。
3.D 根据题中信息可知,硫酸过量,反应消耗的H2SO4的物质的量为(18.5×0.1-)mol=1.8 mol,故A正确;标准状况下33.6 L SO2和H2的混合气体的物质的量为1.5 mol,反应中转移电子3 mol,根据得失电子守恒可知,参加反应的Zn的物质的量为1.5 mol,质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,故B、C正确;设生成的SO2为x mol,H2为y mol,则x+y=1.5,生成x mol SO2需要消耗H2SO4 2x mol,生成y mol H2需要消耗H2SO4 y mol,所以2x+y=1.8,解得x=0.3,y=1.2,所以SO2与H2的体积比为1∶4,故D不正确。
4.B A项,从表中数据可以看出,硫酸浓度越大,黑色物质越易出现、越难消失,合理;B项,浓硫酸有氧化性,会将硫化氢氧化,所以不会生成大量H2S,不合理;C项,由表中数据可知,硫酸浓度为16 mol·L-1时,黑色物质消失的温度约250 ℃,先升温至250 ℃以上,再将铜丝与浓硫酸接触,可以避免产生黑色物质,合理;D项,黑色物质中若含CuO,加入稀硫酸充分混合,氧化铜会与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,固体质量会减小,若取黑色物质洗涤、干燥后,加足量稀硫酸,固体质量不变,说明黑色物质中不含CuO,合理;故选B。
5.D 丁中溶液褪色,乙中溶液变浑浊,该气体可能是二氧化硫,故A错误;丙中品红溶液褪色,说明含有二氧化硫,二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,所以不能说明甲中反应生成了二氧化碳,故B错误;丁和丙中溶液都褪色,说明含有二氧化硫,二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,所以不能说明甲中反应生成了二氧化碳,故C错误;甲为浓硫酸与木炭发生反应的装置,二者反应后有SO2、H2O和CO2生成,用酸性高锰酸钾溶液除SO2,再通过品红溶液不褪色确认SO2已除干净,可通过二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊确认木炭被浓硫酸氧化成CO2,所以装置连接顺序为A→F→E→C→D→B,故D正确。
6.D 向用少量水润湿的蔗糖中加入浓硫酸,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,体现了二氧化硫的还原性,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。
7.答案 Ⅰ.(2)在常温下,浓硫酸使铁发生钝化,碳与浓硫酸不反应
(3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O 品红溶液褪色
(4)Fe+2H+ Fe2++H2↑(或Fe+2Fe3+ 3Fe2+)
Ⅱ.(5)×100%
解析 Ⅰ.(2)未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是在常温下,浓硫酸使铁发生钝化,碳与浓硫酸不反应。
(3)点燃酒精灯,加热一段时间后,A中碳与浓硫酸发生反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,B中盛有品红溶液,二氧化硫能漂白品红,现象是品红溶液褪色。
(4)随着反应的进行,A中还可能发生Fe与H+的反应、Fe与Fe3+的反应,相应的离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
Ⅱ.(5)E中碱石灰能吸收反应生成的CO2,所以b g就是CO2气体的质量,由此得出铁碳合金中铁的质量分数为×100%=×100%。
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