4.1.2 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质 学案（含解析） 2023-2024学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.1.2 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质 学案（含解析） 2023-2024学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 526.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-12 17:16:19 | ||
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文档简介
第二课时 硫酸的工业制备 浓硫酸的性质
课程标准要求 1.知道接触法制硫酸的化学原理。2.记住浓H2SO4吸水性、脱水性的区别及应用。3.能理解浓H2SO4具有强氧化性的原因。4.认识化学工业与人类生活、社会发展的关系，能辨证地分析化学品的影响。
一、硫酸的工业制备
1.工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程
各进口或出口物质的名称：
A.含硫矿石(如FeS2)；B.炉渣；C.SO2、氧气、氮气；D.尾气SO2、O2、N2。
2.接触法制硫酸“三个阶段”
步骤 原料 设备 反应原理
造气 S或 FeS2 沸腾炉 S＋O2SO2或4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3
接触氧化 O2 接触室 2SO2＋O22SO3
SO3吸收 98.3%浓硫酸 吸收塔 SO3＋H2O===H2SO4
【微自测】
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)在接触法制硫酸中，矿石粉碎的目的是为了增大反应物的接触面积，使反应更充分。(√)
(2)在吸收塔内，是用浓硫酸吸收SO3而不是用水，目的是为了防止形成酸雾，腐蚀设备。(√)
(3)SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，可以使SO2全部转化为SO3。(×)
(4)从沸腾炉出来的SO2气体直接进入接触室，无需除杂。(×)
二、硫酸的性质和用途
1.稀H2SO4的化学性质
具有酸的通性(应用离子方程式)
(1)使紫色石蕊试液变红。
(2)与活泼金属反应(如Zn)：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(3)与碱性氧化物反应(如CuO)：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。
(4)与碱反应(如NaOH)：OH－＋H＋===H2O。
(5)与某些盐反应(如BaCl2)：Ba2＋＋SO===BaSO4↓。
2.浓硫酸的物理性质
实验室常用的浓H2SO4质量分数为98.3%，为无色油状液体，密度大(1.84 g· cm－3)，沸点高，难挥发，易溶于水，溶于水时放出大量的热，所以稀释浓H2SO4时，应将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌。
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸可吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。常用作干燥剂，如常用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥某些气体(如H2、Cl2、SO2等)。
(2)脱水性
浓硫酸能按水的组成比，夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子。蔗糖和浓硫酸的实验说明浓硫酸具有脱水性。
(3)强氧化性
①与金属铜的反应
反应的化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。在该反应中，氧化剂为H2SO4，还原剂为Cu，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。浓硫酸在反应中既体现出强氧化性又体现出酸性。
②与非金属的反应
浓硫酸不仅能与金属反应，还能与部分非金属单质如碳等反应，方程式为：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，浓硫酸在反应中只体现出强氧化性。
③在常温下，铁、铝等金属在浓硫酸中可发生钝化，即金属的表面上会生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止酸与内层金属的进一步反应。
4.硫酸的用途
(1)浓硫酸在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗等都要用到硫酸。
(2)制备硫酸盐等。
【微自测】
2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)常温下，浓硫酸能使某些活泼金属“钝化”，钝化是物理变化。(×)
(2)硫酸铜晶体滴加浓硫酸后变白色，说明浓硫酸有脱水性。(×)
(3)浓硫酸具有吸水性，所以浓硫酸可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体。(×)
(4)将浓硫酸滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀并有刺激性气味气体生成，说明浓硫酸有脱水性、吸水性和强氧化性。(√)
一、硫酸的工业制备
1.接触法制硫酸生产流程及主要设备
在吸收塔中，用98.3%的浓硫酸吸收SO3的目的是因为SO3与水反应产生大量酸雾，形成酸雾既不利于SO3的吸收，同时又腐蚀设备，用98.3%的浓H2SO4吸收SO3，形成发烟硫酸，再用水稀释，效果更好。
2.工业制硫酸中提高硫酸产率的措施
(1)适当增加反应物浓度。燃烧硫铁矿时通入过量的廉价空气使之充分燃烧。
(2)增大接触面积。在沸腾炉中，将矿石从上部投入，空气从下面充入，粉碎硫铁矿，吸收塔中填充瓷环，采取逆流方式吸收SO3都是为了增大接触面积(增大反应速率)。
(3)使用催化剂。接触室中用V2O5作催化剂，加快反应速率。
(4)循环利用反应物。吸收塔上部导出的气体再次通入接触室，进行第二次氧化、再吸收。
3.工业制硫酸中的“三废”处理
(1)废气
①尾气中主要含有N2、O2、SO2，直接排放会污染大气。
②常见的处理方法有碱液吸收法等。用氨水吸收：SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O、SO2＋NH3·H2O===NH4HSO3。当吸收液中NH4HSO3达一定浓度后，再与浓硫酸反应放出SO2气体，生成硫酸铵：2NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑。(NH4)2SO4作肥料，SO2重新通入接触室被氧化，循环利用。
(2)废液：呈酸性，用石灰乳处理污水。
(3)废渣：含Fe2O3，可用作炼铁原料，或用作制水泥、制砖的原料等。
1.在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是( )
A.从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式
B.从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积
C.从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气
D.从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸
答案 C
解析 从吸收塔上部导出的气体有N2、未参与反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用，故C错误。
2.在工业生产硫酸的过程中，为了有利于SO2的转化，且能够充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室，如图所示。按此密闭体系中气体的流向，在A处流出的气体为( )
A.SO2 B.SO3、O2
C.SO2、O2 D.SO3、SO2
答案 C
解析 干燥的SO2与O2发生化学反应的有利条件是催化剂和约450 ℃的温度。在通常状况下SO2与O2不发生反应，即使在加热的条件下也基本上不发生反应。从热交换器(或接触室)左侧进入的是SO2与O2的混合气体，在热交换器内只是被加热升高温度，没有与催化剂接触，基本上没有SO3生成。从热交换器内出来的热SO2与O2的混合气体，进入接触室内的催化剂区域后，发生可逆反应，生成SO3。
二、浓硫酸的性质
[实验1]
实验装置
实验现象 蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭，品红溶液褪色。
[实验2]
某实验小组试用下图所列各装置设计一个实验，来验证[实验1]的各种产物。
1.②中所加固体药品是什么？可验证的产物是什么？确定②在整套装置中位置的理由是什么？
提示 因为②是验证水蒸气的装置，所以其中固体药品必是可与水结合，而且有可观察到明显现象变化的物质，中学中熟悉的是白色无水硫酸铜遇水变蓝，或变色硅胶遇水由蓝色变为粉红色。确定②位置的理由是①③都是水溶液。
2.实验时可观察到①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A、B、C三瓶溶液的作用分别是什么？
提示 A瓶中品红溶液褪色，可证明产物中有SO2，C瓶溶液不褪色说明进入C瓶的气体中已没有SO2，从而推断出B瓶溶液的作用是除去混合气中的SO2，因而C瓶溶液的作用是确认气流中SO2已被B瓶溶液全部吸收。
3.③中所盛溶液是什么？可验证哪一种产物？
提示 由于从①中C瓶出来的气流中已确认没有SO2，因此③中所盛溶液必定是澄清石灰水，用来验证气流中的CO2。
1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别
(1)吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，如气体、液体中的水分子，以及固体中的结晶水等。如浓硫酸吸收CuSO4·5H2O晶体中的结晶水。
(2)脱水性：物质中本来没有水分子，浓硫酸可将有机物中的H、O原子按2∶1比例以“H2O”的形式脱去，如可以使蔗糖、纤维素、纸张等脱水炭化。
(3)脱水性与吸水性的根本区别在于物质本身是否存在水分子。
2.浓硫酸强氧化性的体现
浓硫酸具有强氧化性，主要是构成酸根的中心原子易获得电子，显示出与稀硫酸(H＋获得电子)不同的强氧化性。
(1)与金属的反应
②较不活泼金属：金属＋浓硫酸高价态硫酸盐＋SO2↑＋H2O(体现强氧化性和酸性)。
(2)与非金属反应
非金属单质＋浓硫酸高价态氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O。
注意：没有“加热”条件，较不活泼金属，非金属不能与浓硫酸反应；变稀硫酸“加热”也不能反应。
(3)与还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性，能将还原性物质(如H2S、HI)氧化，如：H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O。
3.下列关于浓硫酸的叙述正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B.蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体
C.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸只表现强氧化性
答案 B
解析 浓硫酸具有脱水性，使蔗糖中氢、氧元素以水的形式脱出，而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性，D错误。
4.浓硫酸在使下列物质发生转化时，只表现强氧化性的是( )
A.Al→Al2(SO4)3 B.C→CO2
C.FeO→Fe2(SO4)3 D.Fe2O3→Fe2(SO4)3
答案 B
解析 A项，铝与浓硫酸反应生成硫酸铝、二氧化硫和水，浓硫酸表现强氧化性和酸性，不符合题意；B项，C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，没有硫酸盐生成，浓硫酸只表现强氧化性，符合题意；C项，氧化亚铁与浓硫酸反应生成硫酸铁、二氧化硫和水，浓硫酸表现强氧化性和酸性，不符合题意；D项，氧化铁与浓硫酸反应生成硫酸铁和水，没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，浓硫酸只表现酸性，不符合题意。
5.下列关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是( )
A.在该反应中，浓硫酸只表现强氧化性
B.在该反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2
C.在该反应中，浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性
D.每1 mol Cu参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2
答案 C
解析 该反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，分析反应前后元素化合价的变化可知，浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性；该反应为氧化还原反应，每2 mol H2SO4参加反应只有1 mol H2SO4被还原，生成1 mol SO2，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1。
1.实验室有两瓶硫酸，分别是浓硫酸和稀硫酸，但由于同学的粗心将标签弄混了。请你帮助该同学选择既简单又可靠的区分方法 ( )
A.与铜片反应
B.与石蕊溶液反应
C.用玻璃棒各蘸少许涂在纸上
D.加入锌片看是否有气体生成
答案 C
解析 Cu与稀硫酸不反应，与浓硫酸反应需要加热， A不符合题意；与石蕊溶液反应，溶液都变红色，现象不明显，B不符合题意；用玻璃棒各蘸少许涂在纸上，变黑的为浓硫酸，可鉴别，既简单又安全，C符合题意；加入锌片都生成气体，分别为SO2、H2, D不符合题意。
2.在硫酸的工业制法中，下列生产操作和主要原因均正确的是( )
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会与杂质反应
C.SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3
D.SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全
答案 D
解析 硫铁矿燃烧前要粉碎，目的是增大接触面积，使矿石燃烧更充分，A错误；从沸腾炉中出来的气体含有杂质，会造成催化剂中毒，使催化剂失去催化作用，B错误；SO2氧化成SO3的反应是可逆反应，SO2不能全部转化为SO3，C错误；D正确。
3.向50 mL 18 mol·L－1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.小于0.45 mol
B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.90 mol之间
D.大于0.90 mol
答案 A
解析 Cu与稀硫酸不反应，在加热条件下铜和浓硫酸能发生反应。由反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O可知，参加反应的H2SO4有一半被还原，在Cu与浓硫酸的反应过程中，浓硫酸的浓度逐渐降低，变成稀硫酸时反应将停止，所以0.9 mol H2SO4与足量铜片反应时，被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol。
4.(2022·徐州高一期末)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SO3
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
答案 D
解析 浓硫酸具有很强的吸水性，但能与SO3反应生成H2SO4·SO3，不可用于干燥SO3, A错误；常温下金属Fe与浓硫酸发生钝化反应，会在金属表面形成致密的氧化膜，阻止反应进一步发生，可用铁罐来进行贮存、运输冷的浓硫酸， B错误；常温下，铜和浓硫酸不反应，加热条件下可用浓硫酸与Cu反应制备SO2, C错误；将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗1 mol H2O得到2 mol H2SO4, D正确。
5.某小组同学用如图所示装置进行铜与浓硫酸的反应，并探究产物的性质(夹持装置已略去)。
(1)试管①中反应的化学方程式是____________________________
_______________________________________________________；
用“可抽动铜丝”代替“直接投入铜片”的优点是
_______________________________________________________。
(2)若试管②中的试剂为品红溶液，实验中观察到的现象是_______________________________________________________；
若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液，实验时，观察到溶液褪色，则说明生成的气体具有____________性。
(3)试管③中的试剂为NaOH溶液，其作用是____________，反应的离子方程式是_______________________________________________________
_______________________________________________________。
答案 (1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 便于控制反应的发生和停止
(2)品红溶液褪色 还原
(3)吸收尾气 SO2＋2OH－===SO＋H2O
解析 (1)铜与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、水和SO2气体，反应方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。在加热的条件下，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，所以用“可抽动铜丝”的优点是便于控制反应的发生和停止。(2)SO2气体具有漂白性，能使品红溶液褪色，所以试管②品红溶液褪色；SO2气体具有强的还原性，可以被强氧化剂氧化为硫酸，若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液，实验时，观察到溶液褪色，SO2与高锰酸钾发生氧化还原反应而褪色，体现SO2的还原性。(3)SO2是有毒气体，不能直接排放到空气中，由于SO2属于酸性氧化物，所以可用NaOH溶液进行尾气处理，反应的离子方程式为：SO2＋2OH－===SO＋H2O。
课程标准要求 1.知道接触法制硫酸的化学原理。2.记住浓H2SO4吸水性、脱水性的区别及应用。3.能理解浓H2SO4具有强氧化性的原因。4.认识化学工业与人类生活、社会发展的关系，能辨证地分析化学品的影响。
一、硫酸的工业制备
1.工业上接触法制硫酸的主要设备及生产流程
各进口或出口物质的名称：
A.含硫矿石(如FeS2)；B.炉渣；C.SO2、氧气、氮气；D.尾气SO2、O2、N2。
2.接触法制硫酸“三个阶段”
步骤 原料 设备 反应原理
造气 S或 FeS2 沸腾炉 S＋O2SO2或4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3
接触氧化 O2 接触室 2SO2＋O22SO3
SO3吸收 98.3%浓硫酸 吸收塔 SO3＋H2O===H2SO4
【微自测】
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)在接触法制硫酸中，矿石粉碎的目的是为了增大反应物的接触面积，使反应更充分。(√)
(2)在吸收塔内，是用浓硫酸吸收SO3而不是用水，目的是为了防止形成酸雾，腐蚀设备。(√)
(3)SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，可以使SO2全部转化为SO3。(×)
(4)从沸腾炉出来的SO2气体直接进入接触室，无需除杂。(×)
二、硫酸的性质和用途
1.稀H2SO4的化学性质
具有酸的通性(应用离子方程式)
(1)使紫色石蕊试液变红。
(2)与活泼金属反应(如Zn)：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(3)与碱性氧化物反应(如CuO)：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。
(4)与碱反应(如NaOH)：OH－＋H＋===H2O。
(5)与某些盐反应(如BaCl2)：Ba2＋＋SO===BaSO4↓。
2.浓硫酸的物理性质
实验室常用的浓H2SO4质量分数为98.3%，为无色油状液体，密度大(1.84 g· cm－3)，沸点高，难挥发，易溶于水，溶于水时放出大量的热，所以稀释浓H2SO4时，应将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌。
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸可吸收空气或其他气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水。常用作干燥剂，如常用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥某些气体(如H2、Cl2、SO2等)。
(2)脱水性
浓硫酸能按水的组成比，夺取某些有机物中的氢、氧元素形成水分子。蔗糖和浓硫酸的实验说明浓硫酸具有脱水性。
(3)强氧化性
①与金属铜的反应
反应的化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。在该反应中，氧化剂为H2SO4，还原剂为Cu，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。浓硫酸在反应中既体现出强氧化性又体现出酸性。
②与非金属的反应
浓硫酸不仅能与金属反应，还能与部分非金属单质如碳等反应，方程式为：
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，浓硫酸在反应中只体现出强氧化性。
③在常温下，铁、铝等金属在浓硫酸中可发生钝化，即金属的表面上会生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止酸与内层金属的进一步反应。
4.硫酸的用途
(1)浓硫酸在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。化肥、医药、农药的生产，金属矿石的处理，金属材料的表面清洗等都要用到硫酸。
(2)制备硫酸盐等。
【微自测】
2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)常温下，浓硫酸能使某些活泼金属“钝化”，钝化是物理变化。(×)
(2)硫酸铜晶体滴加浓硫酸后变白色，说明浓硫酸有脱水性。(×)
(3)浓硫酸具有吸水性，所以浓硫酸可以干燥H2、CO、NH3、H2S、HI、HBr等气体。(×)
(4)将浓硫酸滴到湿的蔗糖表面，固体变黑膨胀并有刺激性气味气体生成，说明浓硫酸有脱水性、吸水性和强氧化性。(√)
一、硫酸的工业制备
1.接触法制硫酸生产流程及主要设备
在吸收塔中，用98.3%的浓硫酸吸收SO3的目的是因为SO3与水反应产生大量酸雾，形成酸雾既不利于SO3的吸收，同时又腐蚀设备，用98.3%的浓H2SO4吸收SO3，形成发烟硫酸，再用水稀释，效果更好。
2.工业制硫酸中提高硫酸产率的措施
(1)适当增加反应物浓度。燃烧硫铁矿时通入过量的廉价空气使之充分燃烧。
(2)增大接触面积。在沸腾炉中，将矿石从上部投入，空气从下面充入，粉碎硫铁矿，吸收塔中填充瓷环，采取逆流方式吸收SO3都是为了增大接触面积(增大反应速率)。
(3)使用催化剂。接触室中用V2O5作催化剂，加快反应速率。
(4)循环利用反应物。吸收塔上部导出的气体再次通入接触室，进行第二次氧化、再吸收。
3.工业制硫酸中的“三废”处理
(1)废气
①尾气中主要含有N2、O2、SO2，直接排放会污染大气。
②常见的处理方法有碱液吸收法等。用氨水吸收：SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O、SO2＋NH3·H2O===NH4HSO3。当吸收液中NH4HSO3达一定浓度后，再与浓硫酸反应放出SO2气体，生成硫酸铵：2NH4HSO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋2H2O＋2SO2↑。(NH4)2SO4作肥料，SO2重新通入接触室被氧化，循环利用。
(2)废液：呈酸性，用石灰乳处理污水。
(3)废渣：含Fe2O3，可用作炼铁原料，或用作制水泥、制砖的原料等。
1.在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法不正确的是( )
A.从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式
B.从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积
C.从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气
D.从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸
答案 C
解析 从吸收塔上部导出的气体有N2、未参与反应的O2和少量SO2，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用，故C错误。
2.在工业生产硫酸的过程中，为了有利于SO2的转化，且能够充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室，如图所示。按此密闭体系中气体的流向，在A处流出的气体为( )
A.SO2 B.SO3、O2
C.SO2、O2 D.SO3、SO2
答案 C
解析 干燥的SO2与O2发生化学反应的有利条件是催化剂和约450 ℃的温度。在通常状况下SO2与O2不发生反应，即使在加热的条件下也基本上不发生反应。从热交换器(或接触室)左侧进入的是SO2与O2的混合气体，在热交换器内只是被加热升高温度，没有与催化剂接触，基本上没有SO3生成。从热交换器内出来的热SO2与O2的混合气体，进入接触室内的催化剂区域后，发生可逆反应，生成SO3。
二、浓硫酸的性质
[实验1]
实验装置
实验现象 蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭，品红溶液褪色。
[实验2]
某实验小组试用下图所列各装置设计一个实验，来验证[实验1]的各种产物。
1.②中所加固体药品是什么？可验证的产物是什么？确定②在整套装置中位置的理由是什么？
提示 因为②是验证水蒸气的装置，所以其中固体药品必是可与水结合，而且有可观察到明显现象变化的物质，中学中熟悉的是白色无水硫酸铜遇水变蓝，或变色硅胶遇水由蓝色变为粉红色。确定②位置的理由是①③都是水溶液。
2.实验时可观察到①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A、B、C三瓶溶液的作用分别是什么？
提示 A瓶中品红溶液褪色，可证明产物中有SO2，C瓶溶液不褪色说明进入C瓶的气体中已没有SO2，从而推断出B瓶溶液的作用是除去混合气中的SO2，因而C瓶溶液的作用是确认气流中SO2已被B瓶溶液全部吸收。
3.③中所盛溶液是什么？可验证哪一种产物？
提示 由于从①中C瓶出来的气流中已确认没有SO2，因此③中所盛溶液必定是澄清石灰水，用来验证气流中的CO2。
1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别
(1)吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，如气体、液体中的水分子，以及固体中的结晶水等。如浓硫酸吸收CuSO4·5H2O晶体中的结晶水。
(2)脱水性：物质中本来没有水分子，浓硫酸可将有机物中的H、O原子按2∶1比例以“H2O”的形式脱去，如可以使蔗糖、纤维素、纸张等脱水炭化。
(3)脱水性与吸水性的根本区别在于物质本身是否存在水分子。
2.浓硫酸强氧化性的体现
浓硫酸具有强氧化性，主要是构成酸根的中心原子易获得电子，显示出与稀硫酸(H＋获得电子)不同的强氧化性。
(1)与金属的反应
②较不活泼金属：金属＋浓硫酸高价态硫酸盐＋SO2↑＋H2O(体现强氧化性和酸性)。
(2)与非金属反应
非金属单质＋浓硫酸高价态氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O。
注意：没有“加热”条件，较不活泼金属，非金属不能与浓硫酸反应；变稀硫酸“加热”也不能反应。
(3)与还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性，能将还原性物质(如H2S、HI)氧化，如：H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2↑＋2H2O。
3.下列关于浓硫酸的叙述正确的是( )
A.浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
B.蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体
C.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸只表现强氧化性
答案 B
解析 浓硫酸具有脱水性，使蔗糖中氢、氧元素以水的形式脱出，而使蔗糖炭化变黑，与吸水性无关，A错误；浓硫酸具有吸水性，能吸收胆矾晶体中的结晶水，可以使蓝色的胆矾晶体失水变为白色晶体，B正确；浓硫酸是一种酸，能和氨气反应，故不能干燥氨气，C错误；浓硫酸与铜片共热的反应中，浓硫酸既表现出强氧化性，又表现出酸性，D错误。
4.浓硫酸在使下列物质发生转化时，只表现强氧化性的是( )
A.Al→Al2(SO4)3 B.C→CO2
C.FeO→Fe2(SO4)3 D.Fe2O3→Fe2(SO4)3
答案 B
解析 A项，铝与浓硫酸反应生成硫酸铝、二氧化硫和水，浓硫酸表现强氧化性和酸性，不符合题意；B项，C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，没有硫酸盐生成，浓硫酸只表现强氧化性，符合题意；C项，氧化亚铁与浓硫酸反应生成硫酸铁、二氧化硫和水，浓硫酸表现强氧化性和酸性，不符合题意；D项，氧化铁与浓硫酸反应生成硫酸铁和水，没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，浓硫酸只表现酸性，不符合题意。
5.下列关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是( )
A.在该反应中，浓硫酸只表现强氧化性
B.在该反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2
C.在该反应中，浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性
D.每1 mol Cu参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2
答案 C
解析 该反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，分析反应前后元素化合价的变化可知，浓硫酸既表现强氧化性又表现酸性；该反应为氧化还原反应，每2 mol H2SO4参加反应只有1 mol H2SO4被还原，生成1 mol SO2，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1。
1.实验室有两瓶硫酸，分别是浓硫酸和稀硫酸，但由于同学的粗心将标签弄混了。请你帮助该同学选择既简单又可靠的区分方法 ( )
A.与铜片反应
B.与石蕊溶液反应
C.用玻璃棒各蘸少许涂在纸上
D.加入锌片看是否有气体生成
答案 C
解析 Cu与稀硫酸不反应，与浓硫酸反应需要加热， A不符合题意；与石蕊溶液反应，溶液都变红色，现象不明显，B不符合题意；用玻璃棒各蘸少许涂在纸上，变黑的为浓硫酸，可鉴别，既简单又安全，C符合题意；加入锌片都生成气体，分别为SO2、H2, D不符合题意。
2.在硫酸的工业制法中，下列生产操作和主要原因均正确的是( )
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会与杂质反应
C.SO2氧化成SO3，SO2能全部转化为SO3
D.SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使SO3吸收完全
答案 D
解析 硫铁矿燃烧前要粉碎，目的是增大接触面积，使矿石燃烧更充分，A错误；从沸腾炉中出来的气体含有杂质，会造成催化剂中毒，使催化剂失去催化作用，B错误；SO2氧化成SO3的反应是可逆反应，SO2不能全部转化为SO3，C错误；D正确。
3.向50 mL 18 mol·L－1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.小于0.45 mol
B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.90 mol之间
D.大于0.90 mol
答案 A
解析 Cu与稀硫酸不反应，在加热条件下铜和浓硫酸能发生反应。由反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O可知，参加反应的H2SO4有一半被还原，在Cu与浓硫酸的反应过程中，浓硫酸的浓度逐渐降低，变成稀硫酸时反应将停止，所以0.9 mol H2SO4与足量铜片反应时，被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol。
4.(2022·徐州高一期末)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SO3
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
答案 D
解析 浓硫酸具有很强的吸水性，但能与SO3反应生成H2SO4·SO3，不可用于干燥SO3, A错误；常温下金属Fe与浓硫酸发生钝化反应，会在金属表面形成致密的氧化膜，阻止反应进一步发生，可用铁罐来进行贮存、运输冷的浓硫酸， B错误；常温下，铜和浓硫酸不反应，加热条件下可用浓硫酸与Cu反应制备SO2, C错误；将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗1 mol H2O得到2 mol H2SO4, D正确。
5.某小组同学用如图所示装置进行铜与浓硫酸的反应，并探究产物的性质(夹持装置已略去)。
(1)试管①中反应的化学方程式是____________________________
_______________________________________________________；
用“可抽动铜丝”代替“直接投入铜片”的优点是
_______________________________________________________。
(2)若试管②中的试剂为品红溶液，实验中观察到的现象是_______________________________________________________；
若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液，实验时，观察到溶液褪色，则说明生成的气体具有____________性。
(3)试管③中的试剂为NaOH溶液，其作用是____________，反应的离子方程式是_______________________________________________________
_______________________________________________________。
答案 (1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 便于控制反应的发生和停止
(2)品红溶液褪色 还原
(3)吸收尾气 SO2＋2OH－===SO＋H2O
解析 (1)铜与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、水和SO2气体，反应方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。在加热的条件下，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，所以用“可抽动铜丝”的优点是便于控制反应的发生和停止。(2)SO2气体具有漂白性，能使品红溶液褪色，所以试管②品红溶液褪色；SO2气体具有强的还原性，可以被强氧化剂氧化为硫酸，若试管②中的试剂为酸性KMnO4溶液，实验时，观察到溶液褪色，SO2与高锰酸钾发生氧化还原反应而褪色，体现SO2的还原性。(3)SO2是有毒气体，不能直接排放到空气中，由于SO2属于酸性氧化物，所以可用NaOH溶液进行尾气处理，反应的离子方程式为：SO2＋2OH－===SO＋H2O。