专题4 硫与环境保护
第一单元 含硫化合物的性质
课时1 硫酸的工业制备和性质
1．下列浓硫酸的用途、反应现象与括号内的性质对应不正确的是( )
A．在化学实验中，浓硫酸可作SO2、CO2等气体的干燥剂(吸水性)
B．将浓硫酸滴到蔗糖表面，固体变黑膨胀，有刺激性气味气体产生(脱水性和酸性)
C．向滤纸上滴加浓硫酸，滤纸变黑(脱水性)
D．在冷浓硫酸中放入铁片无明显现象(强氧化性)
2.在下图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是( )。
A.①中苹果块会干瘪
B.②中胆矾晶体表面有“白斑”
C.③中小试管内有晶体析出
D.④中pH试纸变红
3.在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室(如图),按此密闭体系中气体的流向,则在A处流出的气体含有( )。
A.SO2 B.SO3、O2 C.SO2、O2 D.SO2、SO3
4.下列叙述正确的是( )。
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C.把足量铜粉投入含2 mol H2SO4的浓硫酸中, 反应后得到的标准状况下的气体体积为22.4 L
5.向50 mL 18 mol·L-1的硫酸中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量为( )。
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.90 mol之间 D.等于0.90 mol
6.在硫酸的工业制法中,下列说法正确的是( )。
A.硫铁矿煅烧前要粉碎,因为大块硫铁矿不能燃烧
B.从沸腾炉出来的气体只有SO2
C.SO2在接触室中被氧化成SO3,且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
7.一定量的Cu粉与浓硫酸共热产生SO2气体的体积为2.24 L(标准状况下),则下列情况不可能的是( )。
A.加入Cu的质量为6.4 g
B.加入浓硫酸中含溶质为0.2 mol
C.加入Cu的质量大于6.4 g
D.加入浓硫酸中含溶质多于0.2 mol
8.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。下列实验不合理的是( )。
A.上下移动①中铜丝可控制产生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
9.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是( )。
A.X使蔗糖变黑主要体现了X的强氧化性
B.若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可观察到有白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂
10．某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2性质实验(夹持装置已省略)。
下列说法错误的是( )
A．反应后，试管Ⅰ中出现白色固体，将其放入水中，溶液显蓝色
B．试管Ⅱ中品红溶液逐渐褪色，对其加热溶液又恢复红色
C．试管Ⅳ中酸性高锰酸钾溶液褪色，体现了SO2的漂白性
D．试管Ⅴ可以改为装有碱石灰的干燥管
11.下列方法用来鉴别浓H2SO4和稀H2SO4，不正确的是( )
A．分别取10 mL溶液，质量大的是浓H2SO4，质量小的是稀H2SO4
B．观察液体流动性，流动性好的是稀H2SO4，油状黏稠的是浓H2SO4
C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液，逐渐变为白色粉末的是浓H2SO4，晶体溶解的是稀H2SO4
D．将Al片分别投入溶液，反应快速放出气体的是浓H2SO4，放出气体慢的是稀H2SO4
12.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，下列说法不正确的是( )
A．装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，体现了二氧化硫的还原性
B．装置A发生反应：Fe＋2H2SO4(浓)FeSO4＋SO2↑＋2H2O
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
13.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用如下图所示装置进行有关实验。
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置D中试管口放置的棉花应浸一种溶液,这种溶液是 ,其作用是 。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭弹簧夹K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是 ,B中应放置的溶液是 。
a.水 b.酸性KMnO4溶液
c.浓溴水 d.饱和NaHSO3溶液
(4)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,反应完毕时,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组同学根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余,其原因是 。
14.一定量的浓硫酸与足量的Zn充分反应时,有SO2和H2生成。某化学兴趣小组对此进行如下探究。按如图组装好实验装置,微热试管A,观察到C、D、E中均有气泡产生;随后气泡量减少,品红溶液褪色,D中先出现浑浊,后浑浊消失,反应一段时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加。
(1)装置A中需用浓硫酸,用两种简单的方法确定一瓶试剂是浓硫酸还是稀硫酸: 。
(2)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中,并进行正确连接,a接 、 接b,c接 、 接d;D、E两支试管中CCl4的作用是 。
(3)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为 ;反应一段时间后气泡量又会明显增加的原因是 。
(4)D中浑浊消失的反应的离子方程式为 。 1．下列浓硫酸的用途、反应现象与括号内的性质对应不正确的是( )
A．在化学实验中，浓硫酸可作SO2、CO2等气体的干燥剂(吸水性)
B．将浓硫酸滴到蔗糖表面，固体变黑膨胀，有刺激性气味气体产生(脱水性和酸性)
C．向滤纸上滴加浓硫酸，滤纸变黑(脱水性)
D．在冷浓硫酸中放入铁片无明显现象(强氧化性)
【答案】B
【解析】浓硫酸具有吸水性，SO2、CO2为酸性气体，且不会与浓硫酸反应，可用浓硫酸除去CO2、SO2中混有的水蒸气，故A正确；将浓硫酸滴到蔗糖表面，固体变黑体现浓硫酸的脱水性，有刺激性气味气体产生体现浓硫酸的氧化性，未体现酸性，故B错误；浓硫酸具有脱水性，能使有机物中的H、O元素以N(H)：N(O)＝2∶1的比例脱去，则向滤纸上滴加浓硫酸后滤纸变黑，表现的是浓硫酸的脱水性，故C正确；冷浓硫酸使铁片钝化，体现浓硫酸的强氧化性，故D正确。
2.在下图所示的实验装置中,实验开始一段时间后,对看到的现象叙述不正确的是( )。
A.①中苹果块会干瘪
B.②中胆矾晶体表面有“白斑”
C.③中小试管内有晶体析出
D.④中pH试纸变红
【答案】D
【解析】浓硫酸具有吸水性,能够吸收空气中的水蒸气。苹果块中的水、胆矾晶体中的水、饱和KNO3溶液蒸发产生的水都被浓硫酸吸收,从而导致苹果块变干瘪、胆矾表面失水而出现不带结晶水的无水CuSO4、饱和KNO3溶液失水而有晶体析出。浓硫酸中含水量少,主要以H2SO4形式存在,浓硫酸具有脱水性,因此pH试纸不会变红,但会被炭化而变黑,D项错误。
3.在硫酸工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室(如图),按此密闭体系中气体的流向,则在A处流出的气体含有( )。
A.SO2 B.SO3、O2 C.SO2、O2 D.SO2、SO3
【答案】C
【解析】A处流出的是已经过热交换器预热的原料气SO2和O2。
4.下列叙述正确的是( )。
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气、氨气等气体,但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C.把足量铜粉投入含2 mol H2SO4的浓硫酸中, 反应后得到的标准状况下的气体体积为22.4 L
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化
【答案】D
【解析】不能用浓硫酸干燥NH3,A不正确;浓硫酸与S反应时,只表现其强氧化性,B不正确;Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当硫酸的浓度降低到一定程度时,反应停止,参加反应的H2SO4少于2mol,故C项产生的SO2在标准状况下不足22.4L。
5.向50 mL 18 mol·L-1的硫酸中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量为( )。
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.90 mol之间 D.等于0.90 mol
【答案】A
【解析】18mol·L-1的硫酸是浓硫酸,在50mL溶液中H2SO4的物质的量是0.90mol。铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。在“充分反应”的限定下,似乎被还原的H2SO4的物质的量是0.45mol。但是,事实上随着反应的进行,H2SO4逐渐被消耗,而且水的生成逐渐增多,使得硫酸的浓度逐渐降低,降低到一定程度时反应停止,可见被还原的H2SO4的物质的量小于0.45mol。
6.在硫酸的工业制法中,下列说法正确的是( )。
A.硫铁矿煅烧前要粉碎,因为大块硫铁矿不能燃烧
B.从沸腾炉出来的气体只有SO2
C.SO2在接触室中被氧化成SO3,且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】将硫铁矿粉碎是增大其与空气的接触面积,使燃烧更快、更充分,并不是大块硫铁矿不能燃烧,A错误;从沸腾炉出来的气体除SO2外,还有O2等,B错误;在接触室中,SO2转化为SO3的反应为可逆反应,正、逆反应同时进行,SO2不可能全部转化为SO3,C错误;若直接用水吸收SO3,会形成大量酸雾,导致SO3吸收不完全,工业生产中用98.3%的浓硫酸作为吸收剂,不会出现酸雾,吸收SO3更充分,D正确。
7.一定量的Cu粉与浓硫酸共热产生SO2气体的体积为2.24 L(标准状况下),则下列情况不可能的是( )。
A.加入Cu的质量为6.4 g
B.加入浓硫酸中含溶质为0.2 mol
C.加入Cu的质量大于6.4 g
D.加入浓硫酸中含溶质多于0.2 mol
【答案】B
【解析】随反应进行,浓硫酸会变为稀硫酸,稀硫酸在加热条件下不与Cu反应。
8.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。下列实验不合理的是( )。
A.上下移动①中铜丝可控制产生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
【答案】D
【解析】上下移动铜丝可以使铜丝与浓硫酸接触与分离,从而可以控制反应生成SO2的量,A项正确;SO2可使品红溶液褪色,B项正确;SO2有毒,要用NaOH溶液吸收处理,C项正确;反应液中H2SO4的浓度较高,不能向①中加水,应将①中溶液沿器壁慢慢加入水中,且边加边搅拌,D项错误。
9.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖变黑。A与X反应的转化关系如图所示,其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是( )。
A.X使蔗糖变黑主要体现了X的强氧化性
B.若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应
C.若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,一定可观察到有白色沉淀产生
D.工业上,B转化为D的反应条件为高温、常压、使用催化剂
【答案】D
【解析】X为浓硫酸,使蔗糖变黑体现了浓硫酸的脱水性,A错误;常温下,铁遇浓硫酸会发生钝化,B错误;若A为碳单质,则C为CO2,过量的CO2通入澄清石灰水中没有沉淀产生,C错误;工业上,SO2转化成SO3是450℃、常压、催化剂作用下进行的,D正确。
10．某同学用下列装置完成了浓硫酸和SO2性质实验(夹持装置已省略)。
下列说法错误的是( )
A．反应后，试管Ⅰ中出现白色固体，将其放入水中，溶液显蓝色
B．试管Ⅱ中品红溶液逐渐褪色，对其加热溶液又恢复红色
C．试管Ⅳ中酸性高锰酸钾溶液褪色，体现了SO2的漂白性
D．试管Ⅴ可以改为装有碱石灰的干燥管
【答案】C
【解析】铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜，二氧化硫和水，无水硫酸铜是白色的固体，加入水中，溶液呈蓝色，A正确； SO2使品红褪色因为SO2溶于水生成的亚硫酸与有色物质直接结合，形成不稳定的无色化合物，加热后这种不稳定的无色物质分解，而恢复原来的红色，B正确；酸性高锰酸钾具有强氧化性，二氧化硫能使酸性高锰酸钾溶液褪色是由于其具有还原性，C错误；氢氧化钠的作用是吸收多余的二氧化硫，可以改为装有碱石灰的干燥管，D正确。
11.下列方法用来鉴别浓H2SO4和稀H2SO4，不正确的是( )
A．分别取10 mL溶液，质量大的是浓H2SO4，质量小的是稀H2SO4
B．观察液体流动性，流动性好的是稀H2SO4，油状黏稠的是浓H2SO4
C．把CuSO4·5H2O晶体投入溶液，逐渐变为白色粉末的是浓H2SO4，晶体溶解的是稀H2SO4
D．将Al片分别投入溶液，反应快速放出气体的是浓H2SO4，放出气体慢的是稀H2SO4
【答案】D
【解析】由浓H2SO4与稀H2SO4性质差异可知 D不正确，浓H2SO4使铝片钝化，无气体放出。
12.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，下列说法不正确的是( )
A．装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，体现了二氧化硫的还原性
B．装置A发生反应：Fe＋2H2SO4(浓)FeSO4＋SO2↑＋2H2O
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】SO2可使酸性高锰酸钾溶液褪色，体现SO2的还原性，故A正确；装置A中H2SO4足量，发生的反应为2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O，故B错误；SO2能使品红溶液变为无色，体现了二氧化硫的漂白性，用酒精灯加热，褪色的品红恢复红色，所以D装置能验证二氧化硫的漂白性和生成物的不稳定性，故C正确；B中的溶液发生倒吸是因为装置A中气体压强减小，实验时A中导管a插入浓硫酸中，A装置试管中气体压强减小，空气从导管a进入A装置中，a导管起平衡气压的作用，故D正确，故选B。
13.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用如下图所示装置进行有关实验。
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置D中试管口放置的棉花应浸一种溶液,这种溶液是 ,其作用是 。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭弹簧夹K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是 ,B中应放置的溶液是 。
a.水 b.酸性KMnO4溶液
c.浓溴水 d.饱和NaHSO3溶液
(4)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,反应完毕时,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组同学根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余,其原因是 。
【答案】(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑
(2)NaOH溶液 吸收多余的SO2,防止污染空气
(3)广口瓶中液面下降,长颈漏斗内液面上升 d
(4)反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不与稀硫酸反应
【解析】Cu与浓硫酸发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑。反应过程中H2SO4不断被消耗,同时反应生成的H2O也使H2SO4的浓度降低,当H2SO4的浓度降低到一定程度,反应停止。(2)生成的SO2属于酸性氧化物,且污染大气,可用NaOH溶液吸收。(3)余热使反应继续进行,生成的多余气体可储存于B中,排出的液体进入长颈漏斗,为减少SO2的溶解,B中应为饱和NaHSO3溶液。
14.一定量的浓硫酸与足量的Zn充分反应时,有SO2和H2生成。某化学兴趣小组对此进行如下探究。按如图组装好实验装置,微热试管A,观察到C、D、E中均有气泡产生;随后气泡量减少,品红溶液褪色,D中先出现浑浊,后浑浊消失,反应一段时间后,C、D、E中的气泡量又会明显增加。
(1)装置A中需用浓硫酸,用两种简单的方法确定一瓶试剂是浓硫酸还是稀硫酸: 。
(2)从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中,并进行正确连接,a接 、 接b,c接 、 接d;D、E两支试管中CCl4的作用是 。
(3)能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为 ;反应一段时间后气泡量又会明显增加的原因是 。
(4)D中浑浊消失的反应的离子方程式为 。
【答案】 (1)用火柴梗蘸取少量硫酸,火柴梗若立即变黑,证明是浓硫酸;用滴管吸取少量硫酸,滴加在盛有少量水的试管中,若触摸试管外壁感到发热,则证明是浓硫酸(其他合理答案也可) (2)3或4 4或3 2 1 防倒吸
(3)C中品红溶液褪色 浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸与Zn反应放出H2
(4)SO2+H2O+CaSO3Ca2++2HS
【解析】(1)可根据浓硫酸的特性选择简单易行的实验方法进行确定,如利用其脱水性及稀释时放热等。
(2)C装置应是检验SO2气体的,故应选择甲,且应长管进气,短管出气;B处需要接一个防倒吸的安全装置,故应选择乙。
(3)浓硫酸的强氧化性表现在H2SO4被还原成SO2。反应开始,装置中的空气被排出,C、D、E中均有气泡产生,随着反应的进行,品红溶液褪色,说明有SO2生成,且随着H2SO4浓度的减小,反应速率逐渐减小,产生的气泡量减少,反应一段时间后浓硫酸变为稀硫酸,稀硫酸与Zn反应产生H2,产生的气泡量又会明显增加。
(4)D中浑浊消失是因为过量的SO2与CaSO3反应生成可溶性的Ca(HSO3)2,据此可写出其离子方程式。
