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硫酸 硝酸和氨
第一课时:
【主干知识梳理】
一、浓硫酸的性质
1.浓硫酸的物理性质 ( 98.3℅ )
纯H2SO4或浓H2SO4是无色,黏稠油状液体;沸点高是典型的高沸点性酸,浓硫酸的密度为1.84g/cm3物质的量浓度为18.4mol/L,易溶于水,能于水任意比互溶
互溶,同时放出大量的热。
2.浓硫酸的特性
(1)吸水性
将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加、密度将减小、浓度将降低、体积将增大这是浓硫酸具有吸水性。利用此性质实验室里常用浓硫酸做干燥剂。
(2)脱水性:将蔗糖放入小烧杯中,用少量水调成糊状,向其中注入浓硫酸,用玻璃棒搅拌,蔗糖颜色变黑体积膨胀,用手靠近烧杯外壁并闻气味烧杯外壁变热、有刺激性气味。
( 3)强氧化性
①与大多数金属反应:
Cu+2H2SO4 CuSO4+SO2↑+2H2O
②与某些非金属反应
C+2H2SO4浓 CO2↑+SO2↑+2H2O
③与某些化合物反应
H2S+H2SO4浓==S↓+SO2↑+2H2O
【重点难点讲练】
【要点透析】(左栏) 浓硫酸的性质【例1】(2001年春季高考题)下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物,填写下列空白:(1)如果装置中①、②、③三部分仪器的连接顺序改为②、①、③,则可以检验出的物质是 ;不能检出的物质是 。(2)如果将仪器的连接顺序变为①、③、②,则可以检出的物质是 ;不能检出的物质是 。(3)如果将仪器的连接顺序变为②、③、①,则可以检出的物质是 ;不能检出的物质是 。【解析】 浓硫酸与木炭加热发生的反应方程式为:2H2SO4+C=CO2↑+2SO2↑+2H2O。 纵观整套装置,①用于检验水蒸气(使无水硫酸铜变蓝色);②用于检验SO2气(品红溶液褪色、酸性KMnO4溶液褪色,再通过品红溶液验证SO2是否已经除净);③用于检验CO2气(澄清石灰水变浑浊)。 (1)当顺序改为②、①、③时,由于分解气先经②装置,必然带出洗气瓶中H2O蒸气,故难以肯定①中无水硫酸铜变蓝色是否是由于浓硫酸与木炭反应所产生的H2O。 (2)当顺序改为①、③、②时,足量澄清石灰水变浑浊究竟是由CO2还是由SO2与Ca(OH)2反应造成的,无法肯定,所以CO2与SO2都无法一一鉴别了。 (3)当顺序改为②、③、①时,出现了(1)中同样的问题。 一个很常见的、平淡的实验,因性质检验装置顺序的调动,检验出学生分析问题的能力,十分巧妙。【答案】(1)SO2、CO2;H2O(2)H2O;CO2、SO2(3)SO2、CO2;H2O【小结】 根据SO2、CO2、H2O的特有性质,通过实验来检验三种物质的存在。而在实验过程中,检验SO2、CO2都要通过水溶液,因此对检验H2O(g)有干扰作用;检验CO2用石灰水,SO2也与石灰水反应有类似现象,因此SO2也会干扰CO2的检验。三种物质检验时相互有干扰,审题时要搞清气体通过的试剂会与哪种气体反应,从而判断检验出何种气体。 【针对练习】(右栏)1-1(05上海)浓硫酸和2mol/L的稀硫酸,在实验室中敞口放置。它们的质量和放置天数的关系如右图,分析a、b曲线变化的原因是( )A、a升华、b冷凝 B、a挥发、b吸水C、a蒸发、b潮解 D、a冷凝、b吸水1-2(2000年上海高考题)对下列事实的解释错误的是 ( )A. 在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象,说明浓硫酸具有脱水性B. 浓硝酸在光照下颜色变黄,说明浓硝酸不稳定C. 常温下,浓硝酸可以用铝制容器贮存,说明铝与浓硝酸不反应D. 反应CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4能进行,说明硫化铜既不溶于水,也不溶于稀硫酸1-3(03广东)等体积硫酸铝、硫酸锌、硫酸钠溶液分别与足量的氯化钡溶液反应。若生成的硫酸钡沉淀的质量比为1︰2︰3,则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度比为(A) 1︰2︰3 (B) 1︰6︰9 (C) 1︰3︰3 (D) 1︰3︰61-4如图所示,小试管内盛有约3ml饱和硫酸铜溶液,与雏形瓶连通的U型细管内盛有少量水(为便于观察,预先染成红色),沿小试管的内壁小心的慢慢倒入约3ml浓硫酸,静置片刻。可观察的现象有 。(填标号,有多少就填多少个)。A、小试管内液体分成两层,上层兰色,下层无色B、型细管内左边液面下降,右边液面升高C、有少量的白色固体析出D、以上现象都没有,无明显变化1-5在一定体积的18mol/L的浓硫酸中加入过量铜片,加热使之反应,被还原的硫酸为0.9mol。则浓硫酸的实际体积 (D) A.等于50 mL B.大于50 mL C.等于100 mL D.大于100 mL1-6.(06年杭州市第一次质量检测)炭跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图),下列有关说法正确的是A.洗气瓶中会产生碳酸钡沉淀B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳 C.在Z导管口有红棕色气体出现D.洗气瓶中会产生亚硫酸钡沉淀答案:C1-7.(06年聊城市高三期末考试)储存浓H2SO4的铁罐外口出现严重的腐蚀现象,这体现了浓硫酸的A.吸水性和酸性 B.脱水性和吸水性C.强氧化性和吸水性 D.不挥发性和酸性答案:A
【课时同步练习】
【基础达标】
1.浓能与C、S等非金属反应,因为它是( )
A.强碱 B.脱水剂 C.强氧化剂 D.不挥发性酸
2.下面的实验中,气体与溶液中的溶质没有发生化学反应的是( )
A.通入浓中 B.通入溶液中
C.通入溴水中 D.通入溶液中
3.通常状况下,能用浓硫酸干燥的气体是( )
A.、、 B.、、
C.、HI、 D.CO、、
4.不慎误服后,可服用的解毒剂是( )
A. B. C. D.
5.鉴别纯碱、石灰石、芒硝、石膏四种固体物质,下列试剂中应该选用( )
A.NaOH溶液 B.水、盐酸 C.硝酸 D.混合液
6.在工业生产中,硫酸不能用于( )
A.制漂粉精 B.制化肥 C.制氢氟酸 D.精炼石油、制炸药、染料和农药等
7.有一种无色溶液,滴入溶液后,生成不溶于稀的白色沉淀,该溶液中( )
A.一定含有 B.一定含有
C.一定含有和 D.可能含有、中的一种或两种
8、下列叙述或操作正确的是 ( )
A.浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸无氧化性
B.浓硫酸不慎沾到皮肤上,应立即用布拭去,再用水冲洗
C.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢地注入盛有水的烧杯中,并不断搅拌
D.浓硫酸与铜的反应中,浓硫酸仅表现强氧化性
9、某无色溶液中含有K+、Cl-、OH-、SO、SO,为检验溶液中所含的各阴离子,限用的试剂有:盐酸、硝酸、硝酸银溶液、硝酸钡溶液、溴水和酚酞试液。检验其中OH-的实验方法从略,检验其他阴离子的过程如下图所示。
(1)图中试剂①~⑤溶质的化学式分别是:
①________,②________,③________,④________,⑤________。
(2)图中现象a、b、c表明检验出的离子分别是:a________、b________、c________。
(3)白色沉淀A加试剂②反应的离子方程式是_____________________。
(4)无色溶液A加试剂③的主要目的是___________________________。
(5)白色沉淀A若加试剂③而不加试剂②,对实验的影响是__________________。
(6)气体B通入试剂④发生反应的离子方程式是___________________________。
[能力提升]
1.将下列溶液置于敞口容器中,溶液质量会增加的是( )
A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.浓盐酸 D.浓硝酸
2.下列变化中,能证明硫酸是强酸的事实是( )
A.能使石蕊试液变红
B.能跟磷酸钙反应制磷酸
C.能跟氯化钠反应制氯化氢
D.能跟锌反应产生氢气
3.g铜与足量浓H2SO4共热时完全反应,在标准状况下生成L气体,则被还原的H2SO4的量是( )
A.mol B.mol C.g D.g
4.将90%H2SO4溶液和10%H2SO4溶液等体积混合,所得溶液的百分比浓度为( )
A.小于50% B.大于50% C.等于50% D.不能确定
5.下列各组气体中,在通常情况下既能用浓硫酸又能用碱石灰干燥的有( )
A.SO2、O2、N2 B.HCl、Cl2、CO2
C.CH4、H2、CO D.SO2、Cl2、O2
6.向50mL18mol·L-1的硫酸中加入足量的铜片并加热,被还原的硫酸的物质的量是( )
A.等于0.9mol B.大于0.45mol,小于0.9mol
C.等于0.45mol D.小于0.45mol
7.(1)浓硫酸与木炭粉在加热条件下的化学方程式为_________________________。
(2)已知酸性KMnO4溶液可以吸收SO2,试用图4-6所示各装置设计一个实验,验证上述反应所产生的各种产物。
这些装置的连接顺序(按产物气流从左到右的方向)是(填装置的编号):
__________→__________→__________→__________。
(3)实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是______________________,B瓶溶液的作用是____________________,C瓶溶液的作用是_________________________。
(4)装置②中所加的固体药品是_______________,可确证的产物是_______,确定装置②在整套装置中位置的理由是_____________________。
(5)装置③中所盛溶液是__________,可验证的产物是__________。
8.(06年扬州市二模,20)(本题共12分)某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)
实验选用细铜丝、98.3% H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品,铜丝被卷成螺旋状,一端没入浓H2SO4中,另一端露置在液面上方。
以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。
根据上述材料回答下列问题
(1)A试管上方的长导管的作用是_________________;D、E两支试管中CCl4的作用是_____________ 。
(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失。写出淡黄色固体消失的化学反应方程式:____ 。
(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。你的猜想是:___________。设计实验验证你的猜想____________ __。
(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是___ __。(写化学式)
答案:(1)冷凝、回流。防止倒吸。
(2)S+2H2SO4(浓)═3SO2↑+2H2O
(3)由于SO2溶解度较大,生成了Ca(HSO3)2溶液的缘故。 取样后,向其中加入氢氧化钠溶液,观察是否有沉淀生成。(或者加热、加盐酸检验SO2气体等方法,开放题,正确即可给分。2分)
(4)CuO、CuS、Cu2S(共2分,完全正确给2分,对1-2个给1分)
第一课时针对练习:1-1B1-2C1-3B1-4 A、B、C 【解析】浓硫酸的密度比水的密度大,溶于水放出大量热,且浓硫酸具有强吸水性和脱水性,必然导致从饱和硫酸铜中析出CuSO4固体。答案为A、B、C
1-5、D【解析】 参加反应H2SO4为0.9mol×2=1.8mol,体积100mL,因反应后稀H2SO4不与Cu反应,故H2SO4体积应大于100mL。
基础达标:1、C2、AD3、B4、D5、B6、A7、D8、BC
9、(1)Ba(NO3)2 (1分) HCl (1分) HNO3(1分) Br2(1分) AgNO3(1分)
(2)SO(1分) SO(1分) Cl-(1分)
(3)BaSO3+2H+====Ba2++SO2↑+H2O(2分)
(4)中和OH-,防止对Cl-的检验产生干扰(2分)
(5)会使SO对SO的检验产生干扰,不能确认SO是否存在(2分)
(6)SO2+Br2+2H2O====4H++SO+2Br-(2分)
解析:由所给试剂的性质特点及反应“气体B+试剂④ 溶液褪色”,可知试剂④为溴水,气体B为SO2。又“白色沉淀A+过量试剂② SO2↑+沉淀B”,则试剂②为盐酸(若为HNO3,则会生成SO而不能放出气体SO2),且白色沉淀A中含SO离子。又“原无色溶液+过量试剂① 白色沉淀A+无色溶液A”,则试剂①为Ba(NO3)2(因AgNO3与OH-作用生成棕黑色Ag2O沉淀),白色沉淀A为BaSO4与BaSO3的混合物,白色沉淀B为BaSO4,试剂③可能为HNO3(联想SO的检验方法)。无色溶液A中含Cl-、OH-,经HNO3酸化除去OH-后,所得溶液B中含Cl-,而“溶液B+试剂⑤ 白色沉淀C”,所以试剂⑤为AgNO3,试剂③必为HNO3,C沉淀为AgCl。至此所给试剂和离子全部确定,其他问题便可迎刃而解。
能力提升:1.A
2.B解析:A、D两项证明硫酸具有酸性;C项证明硫酸具有难挥发性。
3.BC解析:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑十2H2O
mol mol
参加反应的Cu,生成的SO2与被还原的H2SO4的物质的量相等。
4.B解析:设各取体积为L,90%H2SO4密度为,10%H2SO4密度为,则>。依题意,混合后溶液的百分比浓度%==%=
所以%>50%,选B。
5.C解析:A组中SO2不能用碱石灰干燥。B组均不能用碱石灰干燥的气体。D组均可用浓H2SO4作干燥剂,但其中SO2、Cl2不能用碱石灰干燥。
6、D解析:Cu与稀硫酸不反应,在加热条件下铜和浓硫酸发生反应的化学方程式为:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑十2H2O
参加反应的H2SO4有一半被还原,在Cu与浓H2SO4的反应过程中,浓硫酸浓度逐渐降低,变成稀H2SO4时反应会停止,所以0.9molH2SO4与足量铜片反应时,被还原的H2SO4小于0.45mol。
点评:浓度不同,发生的化学反应不同,在具体分析、计算时应注意。
7、(1)C+2H2SO4(浓)2SO2↑十CO2↑十2H2O↑
(2)④→②→①→③
(3)验证产物气流中是否有SO2将SO2全部氧化吸收确证产物中SO2已被B瓶溶液全部氧化
(4)无水CuSO4(或变色硅胶)水蒸气由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气,所以②必须在①、③之前
(5)澄清石灰水CO2
解析:木炭与浓硫酸加热反应,生成CO2和SO2。CO2和SO2都跟澄清石灰水中的Ca(OH)2反应,生成CaSO3和CaCO3使澄清石灰水变浑浊,这相互干扰鉴别。在SO2、CO2混合气体中,首先用品红可检查SO2存在,然后将SO2氧化去除,再用澄清石灰水检验CO2的存在。
点评:品红是鉴别SO2的试剂,CO2不与品红作用。CO2和SO2在化学性质上有许多相似处:都是酸性氧化物;都能溶于水得酸;都与Ca(OH)2反应生成沉淀,通入过量的CO2或SO2时,生成的CaCO3、CaSO3沉淀溶解,变成Ca(HCO3)2、Ca(HSO3)2,溶液重新变澄清。CO2中“C”为高价,SO2中“S”为中间价,都可被还原为低价,因此,CO2、SO2有氧化性。
材料一:小组交流摘录
学生1:加热前,无现象发生;加热后,液面下铜丝变黑,产生气泡,有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中,黑色物质是什么?值得探究!
学生2:,我也观察到黑色颗粒状物质,后来逐渐转变为灰白色固体,我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4。
学生3:你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑,而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚,会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应,我查资料发现:2Cu+S=Cu2S(黑色)。
材料二:探究实验剪辑
实验1 将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑,然后插入稀硫酸中,铜丝重新变得光亮,溶液呈蓝绿色;将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑,然后插入稀硫酸中无变化。
实验2 截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝,插入稀硫酸中无变化;将浓硫酸液面下方变黑的铜丝,插入稀硫酸,黑色明显变浅,溶液呈蓝绿色。
实验3 将溶液中的黑色颗粒状物质,经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减少10%左右。
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