2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验
基础过关练
题组一　硫酸的工业制备
1.(2023辽宁鞍山联考)一种以黄铁矿(主要成分是FeS2,杂质均不参与反应)为原料生产硫酸的简要流程如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.将黄铁矿粉碎的目的是加快反应的进行,提高原料利用率
B.黄铁矿“煅烧”时反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe3O4+8SO2
C.“吸收”时若用水吸收三氧化硫会有酸雾产生
D.三氧化硫制硫酸的化学方程式为SO3+H2O H2SO4
2.(2024河北石家庄二中月考)工业上利用黄铁矿制硫酸涉及的三个装置如图,下列有关说法错误的是(　　)
A.沸腾炉的进料口a通空气,进料口b加黄铁矿
B.接触室中的反应主要为2SO2+O2 2SO3
C.常温下,铁粒与足量浓硫酸混合会发生化学反应,但最终铁粒仍有剩余
D.沸腾炉中产生的矿渣经过处理可以作为炼铁的原料
题组二　浓硫酸的吸水性、脱水性
3.(经典题)(2024四川成都月考)在实验探究课上,同学们积极思考,设计出如图所示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(　　)
① ② ③ ④
A.①②③④　　　B.①②③ C.①③④　　　D.②③④
4.(2024湖北荆、荆、襄、宜四地七校期中联考)下列关于浓硫酸的说法正确的是(　　)
A.浓硫酸使蓝色胆矾变白体现了脱水性
B.浓硫酸不能干燥SO2、HI、H2S等强还原性物质
C.空气中敞口久置的浓硫酸,浓度减小,质量增大,说明浓硫酸具有脱水性
D.蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性
题组三　浓硫酸的强氧化性
5.(2024湖南长沙重点高中开学考)某校兴趣小组同学在实验室选用下列实验装置,验证浓硫酸与碳反应的生成物(气流方向从左向右)。下列说法错误的是(　　)
Ⅰ　　　　　　Ⅱ
Ⅲ　　　　　　Ⅳ
A.浓硫酸与碳反应中,浓硫酸只表现强氧化性
B.装置Ⅰ中反应在常温下也能进行
C.装置Ⅱ中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2
D.验证生成物时装置的正确连接顺序为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ
6.(2024山东青岛58中学月考)研究铜和铁分别与浓硫酸的反应,实验如下:
实验① 实验②
铜丝表面无明显现象,铁丝表面迅速变黑,之后无明显现象 铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色
下列说法正确的是(　　)
A.常温下不能用铁质容器盛放浓硫酸,可用铜质容器盛放浓硫酸
B.实验②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量相等
C.依据实验②,可推断出铜和铁分别与浓硫酸反应均可生成SO2
D.实验①②中现象的差异仅是由于温度改变了化学反应过程进行的快慢
题组四　常见的硫酸盐
7.(2023江西抚州月考)硫酸盐在我们生活中有很多应用,下列说法不正确的是(　　)
A.芒硝的化学式为Na2SO4·10H2O
B.重晶石的主要成分为BaCO3,可作医疗上的“钡餐”
C.“波尔多液”是一种常见的农药,由胆矾和石灰乳混合制得
D.石膏(CaSO4·2H2O)受热形成熟石膏(2CaSO4·H2O)
8.(2024广东佛山月考)《本草纲目》中记载的玄明粉亦称白龙粉,其主要成分为硫酸钠。下列说法错误的是(　　)
A.硫酸钠为硫酸盐
B.硫酸钠在工业上可以通过钠与硫酸铜溶液反应得到
C.将硫酸钠溶于水,加入足量盐酸,再加入BaCl2溶液,可检验其中的S
D.硫酸钠中阴、阳离子数目之比为1∶2
题组五　S的检验与粗盐的提纯
9.(2024北京大兴一中月考)以下是某种粗盐(含Na+、Cl-、S、Ca2+、Mg2+)精制成NaCl溶液的部分流程。下列说法不正确的是(　　)
A.①中的除杂试剂可以是BaCl2溶液
B.②中加入过量Na2CO3溶液后,只有Ca2+被除去
C.③中加入过量NaOH溶液后过滤,还需向过滤后的滤液中加适量稀盐酸
D.杂质离子的去除顺序还可以是③①②
10.(2024吉林长春月考)粗盐中含Ca2+、Mg2+、S等杂质,需要提纯后才能综合利用。为除去粗盐中的杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量):
称取粗盐 滤液 精盐
(1)检验含有S的方法是　　　　　　　　　
　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　。
(2)请写出加入试剂X发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。试剂Y的化学式为　　　　　。
(3)加入试剂Y发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　浓硫酸的性质
1.(2024山东青岛期末)探究浓硫酸与蔗糖反应及产物性质的实验设计如图。反应开始时,打开开关A、B,关闭开关C;当反应停止后,关闭开关A,打开开关C,挤压气囊进行实验,下列说法错误的是(　　)
A.蔗糖中加水的目的是使浓硫酸遇水放热,可加快反应的进行
B.两颈烧瓶内蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性
C.品红溶液Ⅰ褪色,说明有SO2生成
D.酸性高锰酸钾溶液褪色,澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成
2.(2024福建厦门二中月考)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
题组二　以浓硫酸为载体的综合实验
3.(2024黑龙江齐齐哈尔八中月考)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
4.(2024浙江精诚联盟月考)某化学学习小组为了探究碳素钢和浓硫酸反应的产物,利用下列装置进行实验探究活动。
请回答下列问题:
(1)实验开始后,观察到B中品红溶液褪色,则C中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若观察到H中无水硫酸铜由白色变成蓝色,则G中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　,说明反应产物中有还原性气体　　　(填化学式)产生,试解释产生该气体的原因:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若装置D中品红溶液没有褪色,装置E中澄清石灰水变浑浊,推知碳素钢与浓硫酸反应产生的气体中含有　　　　　;装置H后增加装置I的目的是　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验
基础过关练
1.B　将黄铁矿粉碎可以增大反应物的接触面积,加快反应的进行,提高原料利用率,A正确;“煅烧”时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2,反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,B错误;SO3溶于水并与水反应会产生大量的热,使得水蒸发变成水蒸气,然后SO3气体就会溶解在水蒸气中,从而产生酸雾,C正确;SO3与H2O发生化合反应生成H2SO4,D正确。
2.A　为使黄铁矿与空气充分接触,沸腾炉的进料口a加黄铁矿,进料口b通空气,A错误;接触室内发生的反应为SO2和O2发生催化氧化反应生成SO3,该反应为可逆反应,反应的化学方程式为2SO2+O2 2SO3,B正确;常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,C正确;沸腾炉排出的矿渣主要成分是氧化铁,可作为炼铁的原料,D正确。
3.A　①中鲜梨块失水变干可说明浓硫酸具有吸水性;②中胆矾晶体变白说明浓硫酸具有吸水性;③中有KNO3晶体析出说明浓硫酸具有吸水性;④中浓硫酸的液面上升,水的液面下降,说明浓硫酸具有吸水性;故选A。
4.D　浓硫酸使蓝色胆矾变白,即由CuSO4·5H2O转化为CuSO4,体现了浓硫酸的吸水性,A错误;浓硫酸不能干燥HI、H2S等强还原性物质,但可以干燥SO2,B错误;空气中敞口久置的浓硫酸,浓度减小,质量增大,是因为浓硫酸具有吸水性,C错误;蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,蔗糖变黑并有气体生成,主要体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性,D正确。
易错警示　①浓硫酸具有强氧化性和酸性,不能干燥HI、HBr、H2S等具有还原性的气体和NH3等碱性气体;②浓硫酸将晶体中的结晶水吸收,体现的是浓硫酸的吸水性,判断浓硫酸的吸水性和脱水性时,要记住“有水则吸,无水则脱”。
5.B　浓硫酸与碳反应中,浓硫酸转化为SO2,硫元素化合价降低,只表现出强氧化性,A正确。碳和浓硫酸在加热条件下才能反应,B错误。酸性KMnO4溶液能与SO2发生氧化还原反应,因此可用酸性KMnO4溶液除去SO2,C正确。碳和浓硫酸在加热条件下反应得到的生成物为CO2、SO2和H2O,首先需要用无水CuSO4验证H2O的存在,再利用品红溶液验证SO2的存在,通过KMnO4溶液除去SO2,通过另一瓶品红溶液验证SO2是否除尽,防止对CO2的检验造成干扰,最后通过澄清石灰水验证CO2的存在,验证生成物时装置的正确连接顺序为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ,D正确。
6.C　常温下铁遇浓硫酸发生钝化,可以用铁制容器盛放浓硫酸,故A错误;随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,Cu与稀硫酸不反应,而Fe能与稀硫酸反应生成氢气,所以实验②中铜丝或铁丝均有剩余时,产生气体的物质的量不一定相等,故B错误;实验②中,在加热条件下,铜丝或铁丝逐渐溶解,产生大量气体,品红溶液褪色,说明反应中生成SO2,故C正确;实验①②中现象的差异,还与金属自身性质有关,故D错误。
7.B　重晶石的主要成分为BaSO4,故B错误。
8.B　硫酸钠为硫酸盐,A正确;钠与硫酸铜溶液反应时,钠先与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠,工业上不用这种方法制备硫酸钠,因为钠的成本较高,B错误;将硫酸钠溶于水,加入足量盐酸,排除Ag+、S、C等的干扰,再加入BaCl2溶液,若生成沉淀说明含有S,C正确;Na2SO4中阴、阳离子数目之比为1∶2,D正确。
9.B　
除题述除杂顺序外,还可以是③①②或①③②,D正确。
归纳总结　物质除杂基本原则
(1)“不增”——不能引入新的杂质;
(2)“不减”——不能减少被提纯物质;
(3)“易分离”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离;
(4)“易复原”——被提纯的物质要容易复原。
10.答案　(1)取少量溶液于试管中,先加入盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明含有S,反之不含S
(2)Ba2++S BaSO4↓　Na2CO3
(3)C+Ca2+ CaCO3↓、C+Ba2+ BaCO3↓
解析　(1)检验S的方法是取少量溶液于试管中,先用盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀生成。(2)粗盐中含Ca2+、Mg2+、S等杂质,Mg2+用NaOH除去,Ca2+用Na2CO3除去,S用BaCl2除去,Na2CO3应在BaCl2之后加入以除去过量的Ba2+,过量的OH-和C用盐酸除去,故试剂X应为BaCl2,试剂Y是Na2CO3。加入试剂X发生反应的离子方程式为Ba2++S BaSO4↓。(3)加入碳酸钠发生反应的离子方程式为C+Ca2+ CaCO3↓、C+Ba2+ BaCO3↓。
能力提升练
1.D　由题给装置及所学浓硫酸的相关性质可知,浓硫酸使蔗糖脱水后,生成的碳与浓硫酸反应生成气体。在蔗糖中加水的目的是使浓硫酸遇水放热,可加快反应的进行,故A正确;两颈烧瓶内蔗糖变黑,说明浓硫酸具有脱水性,故B正确;品红溶液Ⅰ褪色,说明碳与浓硫酸反应生成的气体中含有SO2,故C正确;酸性高锰酸钾溶液褪色,澄清石灰水变浑浊,不能说明有CO2生成,故D错误。
2.A　
实验 现象 结论
① 试管上部有红棕色气体 Br-被氧化为Br2
② 试管口有白雾 反应生成HCl
③ 产生能使品红溶液褪色的刺激性气味的气体 反应生成SO2
①试管上部出现红棕色气体,说明产生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 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、D项错误;②中反应是利用高沸点酸制取低沸点酸,C项错误。
3.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。
4.答案　(1)5SO2+2Mn+2H2O 5S+2Mn2++4H+　(2)CuO+H2 Cu+H2O　H2　随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与铁发生反应生成H2　(3)CO2　防止空气中的水蒸气进入H中,影响实验结果
解析　(1)B中品红溶液褪色,说明有SO2生成,C中SO2与酸性高锰酸钾溶液反应,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O 5S+2Mn2++4H+。(2)实验过程中观察到H中无水硫酸铜由白色变成蓝色,说明G中有水生成,从而说明碳素钢与硫酸的反应产物中有氢气,产生的原因是随着反应的进行,硫酸浓度减小,稀硫酸与铁发生反应放出H2;G中发生反应的化学方程式为CuO+H2 Cu+H2O。(3)D中品红溶液没有褪色,装置E中澄清石灰水变浑浊,说明还有二氧化碳产生;装置H后增加装置I,防止空气中的水蒸气进入H中,影响实验结果。
名师点睛　检验产物中含有SO2、CO2、H2,要注意检验顺序:应先检验SO2,然后除去SO2,再检验SO2是否被除尽(以防干扰CO2的检验),而后检验二氧化碳,最后检验H2。该题中用无水硫酸铜检验产物中有水生成时,应排除右边空气中水蒸气和从左边澄清石灰水中出来的气体中含有的水蒸气的干扰。
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