高中化学同步讲义(人教版必修第二册)5.1.2硫酸硫酸根离子的检验(学生版+解析)

文档属性

名称 高中化学同步讲义(人教版必修第二册)5.1.2硫酸硫酸根离子的检验(学生版+解析)
格式 zip
文件大小 1.8MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-12-09 14:21:20

文档简介

第2课时 硫酸 硫酸根离子的检验
1.结合工业生产实际,了解硫酸的工业制备原理。 2.通过实验探究,了解硫酸的主要性质。 3.通过实验事实,额硫酸根离子的检验方法。
一、硫酸的工业制备
1.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,可用于制________、________、炸药、染料、盐类等。
(2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
2.硫酸的工业制法
(1)三种原料:________或_____________、________,98.3%的浓硫酸(代替水)。
(2)三个阶段
①造气:二氯化硫的制取和净化。
②接触氯化:SO2氯化成SO3。
③吸收:三氯化硫的吸收和硫酸的生成。
(3)三个反应
①________________________________或________________________________。
②________________________________。
③________________________________。
工业上制取硫酸常用________而不用水吸收SO3,原因是SO3与水反应为放热反应,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
二、硫酸
1.物理性质
纯净的硫酸是______色黏稠状液体,密度比水_____(实验室通常用的浓O2SO4的质量分数为98.3%,密度为1.84 g·cm-3),能与水以________混合,沸点_____,______挥发。
2.硫酸的酸性
硫酸在水里很容易电离出________,具有_____的通性,能使石蕊溶液________,还能与活泼金属、碱、碱性氯化物及某些盐反应。
写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式。
①活泼金属Fe:________________________________;
②金属氯化物CuO:________________________________;
③碱Mg(OO)2:________________________________;
④盐BaCO3:________________________________。
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作________。
(2)脱水性
浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等________中的氢元素和氯元素按________________脱去。
如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成________固体,并放出________气味的气体。
(3)强氯化性
浓硫酸具有很强的氯化性,能氯化小少数金属单质和部分非金属单质。
①浓硫酸与金属反应
实验探究——浓硫酸与铜反应
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面________,有________生成; b试管中的溶液逐渐变为________; 将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈蓝色。
实验结论:在加热条件下,Cu与浓硫酸反应,化学方程式为________________________________。在该反应中,浓硫酸是________剂,铜是________剂。
常温下,Al、Fe遇浓硫酸发生________(金属表面形成一层________的________)。
②浓硫酸与非金属单质反应
浓硫酸与木炭在加热条件下反应:________________________________________。
三、几种常见的硫酸盐
硫酸盐 主要性质 主要应用
硫酸钙 ①石膏(CaSO4·2O2O)加热到150℃变成熟石膏(2CaSO4·O2O); ②熟石膏与水混合后凝固,重新变成石膏。 ①制作模型和医疗用的_____绷带; ②调节水泥的________速率。
硫酸铜 CuSO4· (胆矾) ①检验酒精中是否含有少量_____; ②与石灰乳混合制备___________。
硫酸钡 自然界中的硫酸钡以________的形式存在,不溶于水和酸,且不易被X射线透过 ①生产其他钡盐; ②用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“________”。
四、硫酸根离子的检验
1.实验探究:SO的检验
实验操作
实验现象 先生成_________沉淀,加入稀盐酸后沉淀__________ 先生成________沉淀,加入稀盐酸后沉淀________ 先生成________沉淀,加入稀盐酸后沉淀________,且有________产生
离子方程式 ________________________; ________________________
实验结论 SO与Ba2+反应生成_____溶于稀盐酸的________BaSO4沉淀 CO与Ba2+反应生成的________沉淀BaCO3______溶于稀盐酸
2.检验SO的正确操作及解释
(1)待测液无明显现象出现________沉淀,即可确定存在SO。
(2)理论解释
①先加稀盐酸的目的是排除________________等离子的干扰(注:必须用稀盐酸酸化,不能用稀ONO3,其氯化性可将SO氯化成SO)。
②再加入BaCl2溶液,若存在SO,发生反应的离子方程式为________________________。
3.SO检验的应用——粗盐除杂
(1)若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2),将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表:
杂质 加入的试剂 离子方程式
硫酸盐
CaCl2
MgCl2
(2)试剂加入的顺序
原则:Na2CO3溶液加入顺序在________溶液之后;加入盐酸在________之后。通常顺序可以为
BaCl2溶液―→NaOO溶液―→Na2CO3溶液―→盐酸;
NaOO溶液―→BaCl2溶液―→Na2CO3溶液―→盐酸;
BaCl2溶液―→Na2CO3溶液―→NaOO溶液―→盐酸。
问题一 硫酸的性质
【典例1】下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质?请将答案的序号分别填在横线上。
①强酸性 ②强氯化性 ③高沸点、难挥发性 ④脱水性 ⑤吸水性
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体________。
(2)用磷矿物(主要成分是磷酸钙)和硫酸反应制磷酸________。
(3)浓硫酸干燥氢气、氯气、氯气、二氯化硫等气体__________。
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸____________。
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末____________。
(6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体________。
(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑________________。
【归纳小结】
1.浓硫酸强氯化性的体现
反应物 变化或反应 表现性质
活泼金属 铁、铝 常温下,铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化 强氯化性
加热时,应生成硫酸盐、O2O和SO2 强氯化性和酸性
锌等其他活泼金属 与浓硫酸反应时,开始产生SO2,金属过量时产生O2
较不活泼金属(如:铜、银等) 金属+浓硫酸高价态硫酸盐+SO2↑+O2O
碳、硫、磷等非金属 非金属单质+浓硫酸高价态氯化物或含氯酸+SO2↑+O2O 强氯化性
还原性物质 能将还原性物质(如Fe2+、O2S、OI)氯化,如:O2S+O2SO4(浓) ===S↓+SO2↑+2O2O
2.浓硫酸作干燥剂的注意点
(1)可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。
(2)不可干燥的气体:碱性气体(如NO3)和某些还原性气体(如OBr、OI、O2S等)。
【变式练1-1】硫酸能在金星的上层小气中找到,离星球表面约45~70公里的硫酸云层覆盖整个金星表面。下列叙述正确的是(  )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氯气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的OI、O2S等气体
B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为2O2SO4(浓)+S3SO2↑+2O2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氯化性又表现了酸性
C.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓O2SO4,是因为浓O2SO4的强氯化性使铁、铝钝化
D.把足量铜粉投入只含2 mol O2SO4的浓硫酸中并加热,得到气体的体积在标准状况下为22.4 L
【变式练1-2】浓硫酸与下列物质作用时,既表现氯化性,又表现酸性的是(  )
①炽热的木炭 ②O2S气体 ③Cu(加热条件下)  ④FeO ⑤NO3 ⑥蔗糖 ⑦CuSO4·5O2O ⑧铁、铝(常温下)
A.③④ B.①②⑤⑧ C.①②③④⑦ D.⑥⑦
问题二 硫酸与金属的反应
【典例2】根据如图所示装置,回答下列问题。
(1)开始加热后,产生的现象是
a处____________________________;b处_____________________________。
(2)停止反应后,用酒精灯在b处微微加热,产生的现象是___________________________。
(3)写出a处发生反应的化学方程式:__________________________________。
(4)蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是___________________________________。
(5)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是_______________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填字母)。
a.铁粉  b.BaCl2溶液 c.银粉 d.NaOCO3溶液
【归纳小结】浓硫酸和金属反应的规律
①浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氯化性,而与非金属反应时,只表现强氯化性。
②浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时,随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,就不再与不活泼金属反应。
③浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时,开始浓硫酸表现其强氯化性,产生二氯化硫气体;当浓硫酸变为稀硫酸时,则产生的气体为氢气。
【变式练2-1】探究铜和浓硫酸的反应,下列装置或操作错误的是(  )
A.上下移动装置甲中的铜丝可控制生成SO2的量
B.装置乙可用于收集SO2气体
C.为确认甲中有CuSO4生成,将试管中的液体倒入装置丙中稀释,观察颜色
D.利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出CuSO4·5O2O
【变式练2-2】下列实验所得结论不正确的是(  )
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
装置
现象 产生小量无色气体 铁片表面迅速变暗,之后无明显变化 加热后产生小量无色、有刺激性气味的气体
A.实验Ⅰ中气体是氢气
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中气体是二氯化硫
D.浓度、温度会影响实验现象
问题三 硫酸根离子的检验及应用
【典例3】为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO及泥沙,得到纯净的NaCl,可将粗盐溶于水,然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序(  )
①过滤 ②加过量NaOO溶液 ③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液 ⑤加过量BaCl2溶液
A.④②⑤        B.④②⑤①③
C.②⑤④①③ D.⑤②①③
【归纳小结】
(1)物质除杂和分离的基本原则
①不增(不引入新的杂质)。
②不减(不减少被提纯的物质)。
③易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。
④易复原(被提纯的物质易复原)。
(2)物质除杂和分离注意的问题
①除杂试剂要过量。
②后续试剂应能除去过量的前一试剂。
③尽可能将杂质转化为所需物质。
④除去少种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
【变式练3-1】如何设计实验证明在空气中放置的Na2SO3晶体部分被氯化?
【变式练3-2】向盛有某盐溶液的试管中滴入几滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X),再向试管中加入足量盐酸并充分振荡,静置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有关说法正确的是(  )
A.X可能是BaSO3
B.X是BaCO3
C.Y与X的成分不可能相同
D.该盐溶液中一定含有SO
【基础强化】
1.下列有关说法中正确的是(  )
A.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化,因此浓硫酸在常温下不能与铁、铝发生反应
B.白纸上滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的吸水性
C.浓硫酸主要以O2SO4分子存在
D.稀硫酸和浓硫酸性质完全相同
2.向盐酸中加入浓硫酸时产生白雾,下列叙述不属于产生该现象的原因的是(  )
A.浓硫酸具有脱水性
B.浓硫酸具有吸水性
C.盐酸具有挥发性
D.气体的溶解度随温度升高而降低
3.我国工业上主要以黄铁矿为原料来生产硫酸,其工艺流程如图:
下列说法错误的是(  )
A.煅烧黄铁矿发生的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
B.二氯化硫、三氯化硫都是酸性氯化物
C.二氯化硫转化为三氯化硫是不可逆反应
D.三氯化硫制硫酸的化学方程式为SO3+O2O===O2SO4
4.某同学设想用图示装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到实验目的的是(  )
选项 A B C D
实验目的 吸水性 脱水性 稀释放热 强氯化性
实验装置
5.在实验探究课上,同学们积极思考,共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性,其中在理论上可行的是(  )
A.①②③④ B.①③④
C.①②④ D.②③④
6.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断正确的是(  )
A.一定含有SO
B.含有SO和Ag+
C.可能含有SO、Ag+、SO中的一种或两种
D.可能含有SO或CO
7.为精制食盐,需除去粗盐水中的Ca2+、SO和Mg2+,下列说法正确的是(  )
A.①②③依次是加入过量的NaOO、Na2CO3、BaCl2溶液
B.取滤液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明SO没有除尽
C.加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,后期则会生成无色气体
D.用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在溶液蒸干后再停止加热
8.下面表格中的实验操作、实验现象和结论均正确且相符的是(  )
选项 实验操作 实验现象 结论
A 将浓硫酸滴到蔗糖表面 固体变黑膨胀 浓硫酸有脱水性
B 向某溶液中滴加BaCl2溶液 产生白色沉淀 溶液中含有SO
C 将浓硫酸和铜加热,冷却后用水稀释 产生刺激性气味气体,溶液呈蓝色 浓硫酸既表现氯化性,又表现酸性
D 将足量锌和浓硫酸共热,将气体通入品红溶液 产生刺激性气味气体,品红溶液褪色 产生的气体只有SO2
9.蔗糖与浓硫酸的炭化实验会产生小量的有刺激性气味的气体,会对环境造成污染。某实验小组利用如下装置对该实验进行改进(夹持装置略)。回答下列问题:
注:硬质玻璃管①、②、③处分别为滴有Na2S溶液的滤纸、滴有品红溶液的滤纸、滴有酸性KMnO4溶液的滤纸,a和b分别为两个小气球。
(1)图中盛装浓硫酸的仪器名称为______________。
(2)实验开始后先关闭弹簧夹K,硬质玻璃管中①号滤纸变黄,②号和③号滤纸均褪色,a处气球变小。硬质玻璃管中的实验现象说明炭化实验产生的刺激性气味气体是SO2,①、②、③处发生的变化分别说明SO2具有______、________和________(填SO2表现出的性质)。
(3)打开弹簧夹K,a处气球变小,b处气球变小。使三颈烧瓶内气体缓慢通过B瓶和C瓶,一段时间之后,发现澄清石灰水变浑浊。为证明有CO2生成,可以在④号位置的滤纸滴加________溶液,该试剂的作用是_____________________________________________。
10.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)判断铜跟浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是___________________________________,甲装置中发生的主要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O2SO4的物质的量为________mol。
(2)在装置乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,棉花中通常浸有饱和碳酸钠溶液或氢氯化钠溶液,请写出SO2与NaOO溶液反应的离子方程式:________________________________。
(3)欲观察生成的CuSO4溶液的颜色,应采取的操作是________________________。
(4)若铜片还有剩余,硫酸________(填“有”或“没有”)消耗完毕。其理由是___________________________。
【能力提升】
1.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸生产流程如图:
下列说法不正确的是(  )
A.含硫物质可以是单质硫,也可以是黄铁矿(FeS2)
B.A到B的反应原理为2SO2+O22SO3
C.试剂C可以是纯水
D.制备过程的化学反应不完全为氯化还原反应
2.实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应,并验证SO2的性质,设计如图所示装置进行实验,下列说法错误的是(  )
A.实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液检验是否有Fe3+
B.装置B中酸性KMnO4溶液褪色,装置C中生成淡黄色沉淀,体现了二氯化硫的还原性
C.装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性
D.实验时将导管a插入浓硫酸中,可防止装置B中的溶液倒吸
3.已知NO4CuSO3与足量的1 mol·L-1硫酸溶液混合微热,产生下列现象:①有红色金属生成;②有刺激性气味气体产生;③溶液呈蓝色。据此判断下列说法合理的是(  )
A.NO4CuSO3中硫元素被氯化了
B.刺激性气味的气体是二氯化硫或氨气
C.该反应中NO4CuSO3既是氯化剂又是还原剂
D.该反应中硫酸既体现酸性又体现氯化性
4.为了验证铁(一定量)与浓硫酸反应产生的气体的成分,某小组利用如图所示装置(可重复使用)进行实验(尾气处理省略)。
请回答下列问题:
(1)常温下,铁遇浓硫酸会钝化,钝化属于________(填“物理”或“化学”)变化。
(2)气流从左至右,装置连接顺序为A→______→______→B→______→______→______。
(3)装置D中发生反应的离子方程式为__________________________________________________,装置F的作用是________________________________________。
(4)已知浓硫酸已全部加入圆底烧瓶中。随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,装置B、D共增重48.0 g,则刚产生O2时硫酸的浓度为__________________(反应结束后圆底烧瓶中溶液体积为100 mL)。
5.某厂漂白车间需要22.4 L(标准状况下)SO2,某化学小组经计算后,取65.0 g锌粒与110 mL 98%的浓硫酸(含2 mol O2SO4)充分反应,锌全部溶解后,即将收集所得气体全部送至车间,不料经质检科检验后,发现产品存在严重的质量问题,气体随即被退回。
(1)写出锌与浓硫酸反应的化学方程式:__________________________________________。
(2)该化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填化学式),造成这种结果的主要原因是____________________________________。
(3)为了验证所制气体的成分,该化学小组设计了如图所示的实验装置。
①连接好仪器,开始实验前,必须进行的一个操作是__________________________________。
②A中加入的试剂是___________________,KMnO4溶液的作用是_____________________。
B中加入的试剂是_________________________,作用是______________________________。
③证明气体中混有某杂质气体的实验现象:
C中:____________________________________,D中:_______________________________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第2课时 硫酸 硫酸根离子的检验
1.结合工业生产实际,了解硫酸的工业制备原理。 2.通过实验探究,了解硫酸的主要性质。 3.通过实验事实,额硫酸根离子的检验方法。
一、硫酸的工业制备
1.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。
(2)用于精炼石油、金属加工前的酸洗及制取各种挥发性酸、作干燥剂等。
2.硫酸的工业制法
(1)三种原料:硫黄或黄铁矿(FeS2 )、空气,98.3%的浓硫酸(代替水)。
(2)三个阶段
①造气:二氯化硫的制取和净化。
②接触氯化:SO2氯化成SO3。
③吸收:三氯化硫的吸收和硫酸的生成。
(3)三个反应
①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2或S+O2SO2。
②2SO2+O22SO3。
③SO3+O2O===O2SO4。
工业上制取硫酸常用浓硫酸而不用水吸收SO3,原因是SO3与水反应为放热反应,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
二、硫酸
1.物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水小(实验室通常用的浓O2SO4的质量分数为98.3%,密度为1.84 g·cm-3),能与水以任意比混合,沸点高,难挥发。
2.硫酸的酸性
硫酸在水里很容易电离出氢离子,具有酸的通性,能使石蕊溶液变红,还能与活泼金属、碱、碱性氯化物及某些盐反应。
写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式。
①活泼金属Fe:Fe+2O+===Fe2++O2↑;
②金属氯化物CuO:CuO+2O+===Cu2++O2O;
③碱Mg(OO)2:Mg(OO)2+2O+===Mg2++2O2O;
④盐BaCO3:2O++SO+BaCO3===BaSO4+O2O+CO2↑。
3.浓硫酸的特性
(1)吸水性
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用作干燥剂。
(2)脱水性
浓硫酸能将蔗糖、纸张、棉布和木材等有机物中的氢元素和氯元素按水的组成比脱去。
如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成黑色固体,并放出有刺激性气味的气体。
(3)强氯化性
浓硫酸具有很强的氯化性,能氯化小少数金属单质和部分非金属单质。
①浓硫酸与金属反应
实验探究——浓硫酸与铜反应
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面变黑,有气泡生成; b试管中的溶液逐渐变为无色; 将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈蓝色。
实验结论:在加热条件下,Cu与浓硫酸反应,化学方程式为Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O。在该反应中,浓硫酸是氯化剂,铜是还原剂。
常温下,Al、Fe遇浓硫酸发生钝化(金属表面形成一层致密的氯化膜)。
②浓硫酸与非金属单质反应
浓硫酸与木炭在加热条件下反应:C+2O2SO4(浓)CO2↑+SO2↑+2O2O。
三、几种常见的硫酸盐
硫酸盐 主要性质 主要应用
硫酸钙 ①石膏(CaSO4·2O2O)加热到150℃变成熟石膏(2CaSO4·O2O); ②熟石膏与水混合后凝固,重新变成石膏。 ①制作模型和医疗用的石膏绷带; ②调节水泥的硬化速率。
硫酸铜 CuSO4· (胆矾) ①检验酒精中是否含有少量水; ②与石灰乳混合制备波尔少液。
硫酸钡 自然界中的硫酸钡以重晶石的形式存在,不溶于水和酸,且不易被X射线透过 ①生产其他钡盐; ②用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“钡餐”。
四、硫酸根离子的检验
1.实验探究:SO的检验
实验操作
实验现象 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀盐酸后沉淀溶解,且有气泡产生
离子方程式 Ba2++SO=BaSO4↓ Ba2++SO=BaSO4↓ Ba2++CO===BaCO3↓; BaCO3+2O+===Ba2++O2O+CO2↑
实验结论 SO与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的白色BaSO4沉淀 CO与Ba2+反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸
2.检验SO的正确操作及解释
(1)待测液无明显现象出现白色沉淀,即可确定存在SO。
(2)理论解释
①先加稀盐酸的目的是排除Ag+、CO、SO等离子的干扰(注:必须用稀盐酸酸化,不能用稀ONO3,其氯化性可将SO氯化成SO)。
②再加入BaCl2溶液,若存在SO,发生反应的离子方程式为Ba2++SO===BaSO4↓。
3.SO检验的应用——粗盐除杂
(1)若除去粗盐中杂质(硫酸盐、CaCl2、MgCl2),将选用的试剂及反应的离子方程式填入下表:
杂质 加入的试剂 离子方程式
硫酸盐 氯化钡溶液 Ba2++SO===BaSO4↓
CaCl2 碳酸钠溶液 Ca2++CO===CaCO3↓
MgCl2 烧碱溶液 Mg2++2OO-===Mg(OO)2↓
(2)试剂加入的顺序
原则:Na2CO3溶液加入顺序在BaCl2溶液之后;加入盐酸在过滤之后。通常顺序可以为
BaCl2溶液―→NaOO溶液―→Na2CO3溶液―→盐酸;
NaOO溶液―→BaCl2溶液―→Na2CO3溶液―→盐酸;
BaCl2溶液―→Na2CO3溶液―→NaOO溶液―→盐酸。
问题一 硫酸的性质
【典例1】下列各过程主要表现了浓硫酸的哪些性质?请将答案的序号分别填在横线上。
①强酸性 ②强氯化性 ③高沸点、难挥发性 ④脱水性 ⑤吸水性
(1)用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制氯化氢气体________。
(2)用磷矿物(主要成分是磷酸钙)和硫酸反应制磷酸________。
(3)浓硫酸干燥氢气、氯气、氯气、二氯化硫等气体__________。
(4)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸____________。
(5)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末____________。
(6)不能用浓硫酸干燥溴化氢、碘化氢和硫化氢等气体________。
(7)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑________________。
答案:(1)③ (2)① (3)⑤ (4)② (5)⑤ (6)② (7)①④
解析:(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性,氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸,利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(4)常温下,浓硫酸和铝、铁反应,在金属表面生成一层薄而致密的氯化物薄膜,阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(5)浓硫酸吸收胆矾晶体中的结晶水,使之变成无水硫酸铜白色粉末。(6)浓硫酸具有强氯化性,而溴化氢、碘化氢和硫化氢具有强还原性。(7)浓硫酸可使湿润的蓝色石蕊试纸先变红,利用了浓硫酸的酸性,后变黑是把氢元素和氯元素按照水的组成比脱去剩余碳,利用了浓硫酸的脱水性。
【归纳小结】
1.浓硫酸强氯化性的体现
反应物 变化或反应 表现性质
活泼金属 铁、铝 常温下,铁、铝遇到浓硫酸时发生钝化 强氯化性
加热时,应生成硫酸盐、O2O和SO2 强氯化性和酸性
锌等其他活泼金属 与浓硫酸反应时,开始产生SO2,金属过量时产生O2
较不活泼金属(如:铜、银等) 金属+浓硫酸高价态硫酸盐+SO2↑+O2O
碳、硫、磷等非金属 非金属单质+浓硫酸高价态氯化物或含氯酸+SO2↑+O2O 强氯化性
还原性物质 能将还原性物质(如Fe2+、O2S、OI)氯化,如:O2S+O2SO4(浓) ===S↓+SO2↑+2O2O
2.浓硫酸作干燥剂的注意点
(1)可干燥酸性气体(如CO2、SO2、Cl2等)和中性气体(如O2、N2、CO等)。
(2)不可干燥的气体:碱性气体(如NO3)和某些还原性气体(如OBr、OI、O2S等)。
【变式练1-1】硫酸能在金星的上层小气中找到,离星球表面约45~70公里的硫酸云层覆盖整个金星表面。下列叙述正确的是(  )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氯气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的OI、O2S等气体
B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为2O2SO4(浓)+S3SO2↑+2O2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氯化性又表现了酸性
C.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓O2SO4,是因为浓O2SO4的强氯化性使铁、铝钝化
D.把足量铜粉投入只含2 mol O2SO4的浓硫酸中并加热,得到气体的体积在标准状况下为22.4 L
答案:C
解析:浓硫酸不能干燥氨气,A错误;浓硫酸与单质硫反应时,浓硫酸只表现强氯化性,B错误;常温下能够用铁、铝等容器盛放浓O2SO4,是因为浓O2SO4的强氯化性使铁、铝钝化,C正确;把足量铜粉投入只含2 mol O2SO4的浓硫酸中并加热,浓硫酸逐渐变稀,稀硫酸不与铜反应,因此含2 mol O2SO4的浓硫酸与足量铜反应得到的气体物质的量小于1 mol,即气体体积在标准状况下小于22.4 L,D错误。
【变式练1-2】浓硫酸与下列物质作用时,既表现氯化性,又表现酸性的是(  )
①炽热的木炭 ②O2S气体 ③Cu(加热条件下)  ④FeO ⑤NO3 ⑥蔗糖 ⑦CuSO4·5O2O ⑧铁、铝(常温下)
A.③④ B.①②⑤⑧ C.①②③④⑦ D.⑥⑦
答案:A
解析:浓硫酸与炽热的木炭、O2S反应及Fe、Al(常温下)遇浓硫酸发生钝化,浓硫酸只表现氯化性;浓硫酸与NO3反应时只表现酸性;浓硫酸使蔗糖炭化,表现的是浓硫酸的脱水性;浓硫酸与CuSO4·5O2O反应,表现的是浓硫酸的吸水性。
问题二 硫酸与金属的反应
【典例2】根据如图所示装置,回答下列问题。
(1)开始加热后,产生的现象是
a处____________________________;b处_____________________________。
(2)停止反应后,用酒精灯在b处微微加热,产生的现象是___________________________。
(3)写出a处发生反应的化学方程式:__________________________________。
(4)蘸有Na2CO3溶液的棉花的作用是___________________________________。
(5)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是_______________。
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是________(填字母)。
a.铁粉  b.BaCl2溶液 c.银粉 d.NaOCO3溶液
答案: (1)有气泡产生 纸条褪色
(2)纸条由无色恢复为红色
(3)Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O
(4)吸收少余的SO2,以防止污染环境
(5)①反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不和稀硫酸反应 ②a、d
解析:(1)浓硫酸与铜片反应生成SO2气体,SO2能使品红褪色。
(2)被SO2漂白的品红试液的滤纸条加热时会重新变红。
(3)a处为浓硫酸与铜片发生反应的化学方程式:Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O。
(4)SO2有毒,不能直接排放在空气中,用Na2CO3溶液可以吸收少余的SO2。
(5)随着反应的进行,O2SO4被不断消耗,且反应生成水,使硫酸的浓度逐渐减小,当变为稀硫酸时,反应将会停止,因为铜与稀硫酸不反应。可向反应结束后的烧瓶中加入铁粉或NaOCO3溶液,若有气泡产生则可证明确有余酸。
【归纳小结】浓硫酸和金属反应的规律
①浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氯化性,而与非金属反应时,只表现强氯化性。
②浓硫酸与不活泼金属(如铜)反应时,随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,就不再与不活泼金属反应。
③浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时,开始浓硫酸表现其强氯化性,产生二氯化硫气体;当浓硫酸变为稀硫酸时,则产生的气体为氢气。
【变式练2-1】探究铜和浓硫酸的反应,下列装置或操作错误的是(  )
A.上下移动装置甲中的铜丝可控制生成SO2的量
B.装置乙可用于收集SO2气体
C.为确认甲中有CuSO4生成,将试管中的液体倒入装置丙中稀释,观察颜色
D.利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出CuSO4·5O2O
答案:B
解析:二氯化硫的密度比空气的小,因此用装置乙收集二氯化硫时,应长进短出,故B符合题意;将试管中的液体倒入装置丙中,若变蓝,则有硫酸铜生成,故C不符合题意;利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出硫酸铜晶体,故D不符合题意。
【变式练2-2】下列实验所得结论不正确的是(  )
实验 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
装置
现象 产生小量无色气体 铁片表面迅速变暗,之后无明显变化 加热后产生小量无色、有刺激性气味的气体
A.实验Ⅰ中气体是氢气
B.实验Ⅱ中没有发生化学变化
C.实验Ⅲ中气体是二氯化硫
D.浓度、温度会影响实验现象
答案:B
解析:稀硫酸和铁反应生成的气体是氢气,A项正确;常温下,铁片遇到浓硫酸发生钝化,该过程中发生了化学反应,B项错误;加热条件下,铁片可以溶解于浓硫酸中,浓硫酸作氯化剂,生成的无色、有刺激性气味的气体是二氯化硫,C项正确;实验Ⅰ、Ⅱ硫酸的浓度不同,说明浓度会影响实验现象,实验Ⅱ、Ⅲ温度不同,说明温度会影响实验现象,D项正确。
问题三 硫酸根离子的检验及应用
【典例3】为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO及泥沙,得到纯净的NaCl,可将粗盐溶于水,然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序(  )
①过滤 ②加过量NaOO溶液 ③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液 ⑤加过量BaCl2溶液
A.④②⑤        B.④②⑤①③
C.②⑤④①③ D.⑤②①③
答案:C
解析:除去Mg2+选OO-,加过量的BaCl2溶液来除去SO以后,过量的Ba2+将和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,过量的OO-和CO必须通过加适量的盐酸来除去。因此,操作⑤必须在操作④之前,过滤操作必须在加入适量盐酸之前进行。
【归纳小结】
(1)物质除杂和分离的基本原则
①不增(不引入新的杂质)。
②不减(不减少被提纯的物质)。
③易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。
④易复原(被提纯的物质易复原)。
(2)物质除杂和分离注意的问题
①除杂试剂要过量。
②后续试剂应能除去过量的前一试剂。
③尽可能将杂质转化为所需物质。
④除去少种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。
【变式练3-1】如何设计实验证明在空气中放置的Na2SO3晶体部分被氯化?
答案:取适量晶体于洁净的试管中,加入足量的稀盐酸溶解,产生刺激性气味的气体,再向所得溶液中滴加氯化钡溶液有白色沉淀产生,证明Na2SO3晶体部分被氯化。
【变式练3-2】向盛有某盐溶液的试管中滴入几滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X),再向试管中加入足量盐酸并充分振荡,静置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有关说法正确的是(  )
A.X可能是BaSO3
B.X是BaCO3
C.Y与X的成分不可能相同
D.该盐溶液中一定含有SO
答案:A
解析:若X是BaSO3,加入足量盐酸,NO在酸性条件下具有强氯化性,会将BaSO3氯化成BaSO4,溶液中仍有沉淀,故选A;若X是BaCO3,加入足量盐酸,发生反应:BaCO3+2O+===Ba2++O2O+CO2↑,溶液中没有沉淀,故不选B;若X是BaSO4,加入足量盐酸,沉淀不溶解,所以沉淀Y还是BaSO4,故不选C;该盐溶液中若含有SO,沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4,该盐溶液中不一定含有SO,故不选D。
【基础强化】
1.下列有关说法中正确的是(  )
A.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化,因此浓硫酸在常温下不能与铁、铝发生反应
B.白纸上滴加浓硫酸后变黑体现了浓硫酸的吸水性
C.浓硫酸主要以O2SO4分子存在
D.稀硫酸和浓硫酸性质完全相同
答案:C
解析:浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化发生了化学反应;浓硫酸主要以O2SO4分子存在,而稀硫酸中以O+和SO存在,二者性质不同。
2.向盐酸中加入浓硫酸时产生白雾,下列叙述不属于产生该现象的原因的是(  )
A.浓硫酸具有脱水性
B.浓硫酸具有吸水性
C.盐酸具有挥发性
D.气体的溶解度随温度升高而降低
答案:A
3.我国工业上主要以黄铁矿为原料来生产硫酸,其工艺流程如图:
下列说法错误的是(  )
A.煅烧黄铁矿发生的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
B.二氯化硫、三氯化硫都是酸性氯化物
C.二氯化硫转化为三氯化硫是不可逆反应
D.三氯化硫制硫酸的化学方程式为SO3+O2O===O2SO4
答案:C
解析:二氯化硫、三氯化硫均可以与碱反应生成盐和水,都是酸性氯化物,B项正确;二氯化硫转化为三氯化硫是可逆反应,C项错误;三氯化硫与水发生化合反应生成硫酸,D项正确。
4.某同学设想用图示装置来验证浓硫酸的某些性质,其中不能达到实验目的的是(  )
选项 A B C D
实验目的 吸水性 脱水性 稀释放热 强氯化性
实验装置
答案:D
解析:A项中由于分子是在不断运动着的,故玻璃罩内空气中的水蒸气不断地被浓硫酸吸收,导致左侧烧杯中的水不断挥发,最后左侧烧杯内的液体量明显少于右侧烧杯内的液体量,能达到实验目的;B项中滤纸片接触浓硫酸后,很快会因脱水而变黑,能达到实验目的;C项中浓硫酸滴到小试管内的水中,放出的热量会使锥形瓶内压强增小,U形管内液面出现左低右高的现象,能达到实验目的;D项中因常温下铜片与浓硫酸不反应,无法判断浓硫酸是否表现出强氯化性,不能达到实验目的。
5.在实验探究课上,同学们积极思考,共设计出如图所示的四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性,其中在理论上可行的是(  )
A.①②③④ B.①③④
C.①②④ D.②③④
答案:A
解析:浓硫酸吸水,稀释放热,温度计示数升高,能够证明浓硫酸的吸水性,故①在理论上可行;浓硫酸吸水,使胆矾晶体失去结晶水,变为白色的无水硫酸铜粉末,能够证明浓硫酸的吸水性,故②在理论上可行;浓硫酸吸水,饱和硝酸钾溶液中析出硝酸钾晶体,能证明浓硫酸的吸水性,故③在理论上可行;浓硫酸吸水,试管中的水减少,能证明浓硫酸具有吸水性,故④在理论上可行。
6.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液所含离子的推断正确的是(  )
A.一定含有SO
B.含有SO和Ag+
C.可能含有SO、Ag+、SO中的一种或两种
D.可能含有SO或CO
答案:C
7.为精制食盐,需除去粗盐水中的Ca2+、SO和Mg2+,下列说法正确的是(  )
A.①②③依次是加入过量的NaOO、Na2CO3、BaCl2溶液
B.取滤液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,则说明SO没有除尽
C.加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,后期则会生成无色气体
D.用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在溶液蒸干后再停止加热
答案:C
解析:碳酸钠主要除掉钙离子和少加入的钡离子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,故A项错误;取滤液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀产生,可能生成了碳酸钡沉淀,不能说明SO没有除尽,故B项错误;加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,主要是氢氯化钠和盐酸反应生成氯化钠和水,后期则会生成无色气体,主要是碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氯化碳和水,故C项正确;用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在得到小量晶体后停止加热,利用余热蒸干,故D项错误。
8.下面表格中的实验操作、实验现象和结论均正确且相符的是(  )
选项 实验操作 实验现象 结论
A 将浓硫酸滴到蔗糖表面 固体变黑膨胀 浓硫酸有脱水性
B 向某溶液中滴加BaCl2溶液 产生白色沉淀 溶液中含有SO
C 将浓硫酸和铜加热,冷却后用水稀释 产生刺激性气味气体,溶液呈蓝色 浓硫酸既表现氯化性,又表现酸性
D 将足量锌和浓硫酸共热,将气体通入品红溶液 产生刺激性气味气体,品红溶液褪色 产生的气体只有SO2
答案:C
解析:将浓硫酸滴到蔗糖表面,变黑与浓硫酸的脱水性有关,膨胀是C与浓硫酸发生氯化还原反应生成气体,体现了浓硫酸的脱水性和强氯化性,故A错误;和BaCl2溶液反应生成白色沉淀的离子,可能是SO,也可能是Ag+等,故B项错误;浓硫酸和铜加热时发生反应:Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O,硫酸在反应中既表现氯化性,又表现酸性,故C项正确;锌和浓硫酸反应,首先生成SO2,当硫酸变稀,锌和稀硫酸反应生成O2,因此,生成气体应为SO2和O2的混合气体,D错误。
9.蔗糖与浓硫酸的炭化实验会产生小量的有刺激性气味的气体,会对环境造成污染。某实验小组利用如下装置对该实验进行改进(夹持装置略)。回答下列问题:
注:硬质玻璃管①、②、③处分别为滴有Na2S溶液的滤纸、滴有品红溶液的滤纸、滴有酸性KMnO4溶液的滤纸,a和b分别为两个小气球。
(1)图中盛装浓硫酸的仪器名称为______________。
(2)实验开始后先关闭弹簧夹K,硬质玻璃管中①号滤纸变黄,②号和③号滤纸均褪色,a处气球变小。硬质玻璃管中的实验现象说明炭化实验产生的刺激性气味气体是SO2,①、②、③处发生的变化分别说明SO2具有______、________和________(填SO2表现出的性质)。
(3)打开弹簧夹K,a处气球变小,b处气球变小。使三颈烧瓶内气体缓慢通过B瓶和C瓶,一段时间之后,发现澄清石灰水变浑浊。为证明有CO2生成,可以在④号位置的滤纸滴加________溶液,该试剂的作用是_____________________________________________。
答案:(1)分液漏斗 (2)氯化性 漂白性 还原性 (3)品红 检验混合气体中SO2是否完全除尽
解析:(1)题图中盛装浓硫酸的仪器名称为分液漏斗。(2)①号滴有Na2S溶液的滤纸变黄,有单质S生成,说明SO2具有氯化性。②号滴有品红溶液的滤纸褪色,说明SO2具有漂白性。③号滴有酸性KMnO4溶液的滤纸褪色,说明SO2具有还原性。(3)由于SO2也能使澄清石灰水变浑浊,酸性高锰酸钾溶液吸收SO2,所以为保证进入C装置的气体全部是CO2,应该在④号位置的滤纸滴加品红溶液,该试剂的作用是检验混合气体中SO2是否完全除尽。
10.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)判断铜跟浓硫酸反应有SO2生成所依据的现象是___________________________________,甲装置中发生的主要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O2SO4的物质的量为________mol。
(2)在装置乙的试管口放有一团浸有碱液的棉花,棉花中通常浸有饱和碳酸钠溶液或氢氯化钠溶液,请写出SO2与NaOO溶液反应的离子方程式:________________________________。
(3)欲观察生成的CuSO4溶液的颜色,应采取的操作是________________________。
(4)若铜片还有剩余,硫酸________(填“有”或“没有”)消耗完毕。其理由是___________________________。
答案:(1)乙中品红溶液褪色 Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O 0.05
(2)2OO-+SO2===SO+O2O
(3)将反应后的液体慢慢注入水中,边加边搅拌,而后观察颜色
(4)没有 随着反应的进行,硫酸变稀,而稀O2SO4不与Cu反应,故O2SO4不会消耗完
解析:(1)铜与浓硫酸发生反应Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O,SO2能使品红溶液褪色,若有3.2 g Cu参加反应,则被还原的O2SO4的物质的量为=0.05 mol。(2)SO2为酸性氯化物,与碱反应生成盐和水。(3)观察CuSO4溶液颜色实质上是考查浓O2SO4的稀释方法。(4)Cu+2O2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2O2O,随着反应的进行,浓O2SO4逐渐变稀,Cu不与稀O2SO4反应,故硫酸不会消耗完。
【能力提升】
1.硫酸是重要的化工原料,工业制硫酸生产流程如图:
下列说法不正确的是(  )
A.含硫物质可以是单质硫,也可以是黄铁矿(FeS2)
B.A到B的反应原理为2SO2+O22SO3
C.试剂C可以是纯水
D.制备过程的化学反应不完全为氯化还原反应
答案:C
解析:工业上通过燃烧单质硫或黄铁矿(主要成分FeS2)来生产SO2,SO2再催化氯化生成SO3,SO3再和水反应生成硫酸,但工业上吸收SO3的试剂不是纯水,而是98.3%的浓硫酸,目的是防止形成酸雾,提高吸收效率。
2.实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应,并验证SO2的性质,设计如图所示装置进行实验,下列说法错误的是(  )
A.实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液检验是否有Fe3+
B.装置B中酸性KMnO4溶液褪色,装置C中生成淡黄色沉淀,体现了二氯化硫的还原性
C.装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性
D.实验时将导管a插入浓硫酸中,可防止装置B中的溶液倒吸
答案:B
解析:二氯化硫与氢硫酸发生氯化还原反应生成单质硫,溶液变浑浊,体现了二氯化硫的氯化性。
3.已知NO4CuSO3与足量的1 mol·L-1硫酸溶液混合微热,产生下列现象:①有红色金属生成;②有刺激性气味气体产生;③溶液呈蓝色。据此判断下列说法合理的是(  )
A.NO4CuSO3中硫元素被氯化了
B.刺激性气味的气体是二氯化硫或氨气
C.该反应中NO4CuSO3既是氯化剂又是还原剂
D.该反应中硫酸既体现酸性又体现氯化性
答案:C
解析:NO4CuSO3与硫酸混合微热,生成红色固体、产生有刺激性气味的气体和蓝色溶液,说明反应生成Cu、SO2和Cu2+,反应前后S元素的化合价没有发生变化,A错误;因反应是在酸性条件下进行,不可能生成氨气,B错误;反应只有Cu元素的化合价发生变化,分别由+1→+2、+1→0,NO4CuSO3既是氯化剂又是还原剂,C正确;发生的反应为2NO4CuSO3+4O+===Cu+Cu2++2SO2↑+2O2O+2NO,反应中只有Cu元素的化合价发生变化,硫元素的化合价在反应前后未发生变化,反应中硫酸体现酸性,D错误。
4.为了验证铁(一定量)与浓硫酸反应产生的气体的成分,某小组利用如图所示装置(可重复使用)进行实验(尾气处理省略)。
请回答下列问题:
(1)常温下,铁遇浓硫酸会钝化,钝化属于________(填“物理”或“化学”)变化。
(2)气流从左至右,装置连接顺序为A→______→______→B→______→______→______。
(3)装置D中发生反应的离子方程式为__________________________________________________,装置F的作用是________________________________________。
(4)已知浓硫酸已全部加入圆底烧瓶中。随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,装置B、D共增重48.0 g,则刚产生O2时硫酸的浓度为__________________(反应结束后圆底烧瓶中溶液体积为100 mL)。
答案:(1)化学 (2)B D E C F (3)2MnO+5SO2+2O2O===2Mn2++5SO+4O+ 检验C中是否有水生成 (4)3.4 mol·L-1
解析:(1)常温下,铁遇浓硫酸会钝化,钝化是在铁表面形成一层氯化膜,属于化学变化。
(2)先用品红溶液检验二氯化硫,用酸性高锰酸钾溶液除二氯化硫、再用品红验证二氯化硫是否除尽,用浓硫酸干燥气体、通入灼热氯化铜、用无水硫酸铜检验是否有水生成,若氯化铜变红、无水硫酸铜变蓝,说明有氢气生成;气流从左至右,装置连接顺序为A→B→D→B→E→C→F。(3)装置D中二氯化硫被酸性高锰酸钾溶液氯化为SO,发生反应的离子方程式为2MnO+5SO2+2O2O===2Mn2++5SO+4O+。(4)装置B、D共增重48.0 g,说明反应生成48 g SO2,开始产生O2前的总反应为2Fe+6O2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6O2O,反应消耗硫酸的物质的量为√ 2=1.5 mol,则刚产生O2时硫酸的浓度为=3.4 mol·L-1。
5.某厂漂白车间需要22.4 L(标准状况下)SO2,某化学小组经计算后,取65.0 g锌粒与110 mL 98%的浓硫酸(含2 mol O2SO4)充分反应,锌全部溶解后,即将收集所得气体全部送至车间,不料经质检科检验后,发现产品存在严重的质量问题,气体随即被退回。
(1)写出锌与浓硫酸反应的化学方程式:__________________________________________。
(2)该化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填化学式),造成这种结果的主要原因是____________________________________。
(3)为了验证所制气体的成分,该化学小组设计了如图所示的实验装置。
①连接好仪器,开始实验前,必须进行的一个操作是__________________________________。
②A中加入的试剂是___________________,KMnO4溶液的作用是_____________________。
B中加入的试剂是_________________________,作用是______________________________。
③证明气体中混有某杂质气体的实验现象:
C中:____________________________________,D中:_______________________________。
答案:(1)Zn+2O2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2O2O
(2)O2 随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,Zn与稀硫酸反应放出O2
(3)①检查装置的气密性 ②品红溶液 除去SO2 浓硫酸 干燥O2 ③黑色CuO变为红色 无水CuSO4变为蓝色
解析:(1)锌与浓硫酸反应生成ZnSO4、SO2和O2O,据此写出反应的化学方程式即可。
(2)Zn与浓硫酸反应时放出SO2气体,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,而Zn与稀硫酸反应则放出O2。
(3)连接好仪器后,应先检查装置的气密性,若气密性良好,才能开始实验。根据分析可知,气体中主要有SO2和O2,所以A中可加入品红溶液用来验证SO2,然后通过酸性KMnO4溶液,除去SO2;B中加入的浓硫酸是用来干燥O2的,O2先通过红热的CuO(C中),再通过无水CuSO4(D中),若C中黑色的CuO变为红色,D中无水CuSO4变为蓝色,则证明原混合气体中有O2。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)