Question

【題目】硫酸是一種重要的化工原料，也是實驗室中常用的化學(xué)試劑，下面是對硫酸的組成、性質(zhì)、制取、用途等方面的探究，請你共同參與并回答有關(guān)問題

探究一、檢測硫酸溶液中所含的離子

以下試劑能用來檢測硫酸溶液中所含的陰陽離子的組合是____________（填序號）

①石蕊試液 氯化鋇溶液 ②PH試紙、硝酸鋇溶液 ③石蕊試液 稀鹽酸、氯化鋇溶液 ④硝酸鋇溶液、稀硝酸 ⑤氯化鋇溶液稀硝酸

探究二、硫酸的性質(zhì)

由于濃度不同，濃硫酸與稀硫酸在性質(zhì)上存在較大差異：

（1）探究濃硫酸的某些特征作了如下一些實驗：

①用小木棍蘸取少量濃硫酸，放置一會后，可觀察到________________

②興趣小組把98%的濃硫酸10ml和63.3%的硫酸溶液（用10ml98%的濃硫酸與10ml水配成）約20ml分別放入兩個相同的小燒杯中，稱量、觀察、記錄、分析；根據(jù)室溫環(huán)境下實驗的數(shù)據(jù)繪成的曲線如圖1；

由如圖1曲線你能得到的實驗結(jié)論有哪些？（寫兩點(diǎn)）_________________________

（2）濃硫酸的稀釋；實驗室用98%的濃硫酸（密度1.84g/cm3）配制100g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稀硫酸，需要水的體積為__________ml（精確到0.1）；濃硫酸稀釋過程如圖2所示，b中盛放的物質(zhì)是__________（填物質(zhì)名稱），a的作用是______________。

（3）探究稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)；

如圖選擇不同類別的物質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)發(fā)生了如下顏色變化；

①請在編號C處填一種物質(zhì)，則C是________________________________（寫化學(xué)式）

②請寫出B體現(xiàn)了稀硫酸的性質(zhì)是__________________

③請寫出符合編號A的一個化學(xué)反應(yīng)方程式__________________

探究三、硫酸的工業(yè)制法

工業(yè)上黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程如圖所示；

（1）接觸室中發(fā)生的化學(xué)方程式為____________________________________________________ 硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛，請寫出稀硫酸的一種用途_____________________

（2）依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖，下列說法正確的是_____________填字母序號）

為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎

催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率和產(chǎn)量

吸收塔中得到的產(chǎn)品為混合物

沸騰爐排除的礦渣可供煉鐵

（3）探究某黃鐵礦中FeSO2的含量：

同學(xué)們進(jìn)行了如下實驗探究（假設(shè)每步反應(yīng)均完全）。

【查閱資料】

①4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ②Na2SO3+H2O2=Na2SO4+H2O

【實驗探究】

I稱取1.60g黃鐵礦樣品放入如圖所示裝置（夾持裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�、高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至完全反應(yīng)。

II反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖處理

【問題討論】

①I中裝置甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是____________________；II中濾液所含的溶質(zhì)一定有__________________________________。

【含量測定】

②II中最終得到的4.66g固體是_______填物質(zhì)的化學(xué)式）；

③計算該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________；

【交流反思】

④如果缺少甲裝置，則最終測得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會__________________填“偏大”“偏小”“不變”

⑤如何證明II中所加BaCl2溶液已過量（請簡要寫出操作方法及現(xiàn)象_________________

Answer 1

【答案】 ③ 小木棍蘸取濃硫酸的部分變黑 濃硫酸比稀硫酸吸收能力強(qiáng)吸水速度快、吸水量大 ；濃硫酸和一定濃度以上的硫酸溶液都具有吸水性 79.6 濃硫酸 引流并不斷攪拌 CuO 顯酸性，能使石蕊試液變紅 BaCL2+H2SO4=BaSO4+2HCL 2SO2+O22SO3 除鐵銹 ACD 吸收空氣中的二氧化碳 NaCl、BaCl2、NaOH BaSO4 75% 偏大 取濾液少量于試管中，滴加少量硫酸鈉溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則證明氯化鋇已過量

【解析】探究一、檢測硫酸溶液中所含的離子：檢驗?zāi)碂o色溶液是否為稀硫酸，先用紫色石蕊試液驗證某無色溶液中含有氫離子，若變紅，可確定該溶液顯酸性；用鹽酸酸化后能排除碳酸根離子的干擾，硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的白色沉淀硫酸鋇，可用氯化鋇溶液和稀鹽酸來驗證是否含硫酸根離子，故選③；

探究二、硫酸的性質(zhì)：（1）①濃硫酸具有的脫水性。用小木棍蘸取少量濃硫酸，放置一會后，可觀察到小木棍蘸取濃硫酸的部分變黑；

②從曲線觀察兩種不同的酸的吸水情況的變化可知： 濃硫酸比稀硫酸吸收能力強(qiáng)吸水速度快、吸水量大；濃硫酸和一定濃度以上的硫酸溶液都具有吸水性；

（2）（2）設(shè)需要濃硫酸的質(zhì)量為x，100g×20%=x×98%，x=20.4g；配制時所需水的質(zhì)量=100g-20.4g=79.6g，所需水的體積為79.6mL；稀釋濃硫酸時，一定要將濃硫酸沿?zé)�杯壁緩慢地注入盛有水的燒杯里，并用玻璃棒攪拌。所�?/span>b中盛放的物質(zhì)是濃硫酸，a的作用是引流并不斷攪拌；

（3）探究稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)：（1）含有銅離子的溶液顯藍(lán)色，稀硫酸與氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅溶液與水，氧化銅屬于氧化物，所以答案為：CuO；

（2）根據(jù)加入稀硫酸后，指示劑變紅，說明是在稀硫酸中滴加石蕊，說明了硫酸顯酸性，能使石蕊試液變紅；

（3）因為硫酸可與氯化鋇溶液或氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和對應(yīng)的物質(zhì)，與氯化鋇反應(yīng)的化學(xué)方程式是：BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl，與氫氧化鋇反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Ba（OH）2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O；

探究三、硫酸的工業(yè)制法：（1）由圖示可知，在接觸室內(nèi)，二氧化硫和氧氣在加熱和催化劑的條件下生成了三氧化硫，反應(yīng)的方程式是：2SO2+O22SO3；稀硫酸的用途有除銹等；

（2）A、為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，能增大與氧氣的接觸面積，正確；B、催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)量，錯誤；C、吸收塔中得到的產(chǎn)品為混合物，正確；D、沸騰爐排出的礦渣中含有氧化鐵，可供煉鐵，正確。故選ACD。

（3）探究某黃鐵礦中FeSO2的含量：

①由于空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測定，Ⅰ中裝置中甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳；由于過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，能將乙瓶中亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉，硫酸鈉溶液與過量的BaCl2反應(yīng)生成硫酸鋇和氯化鈉，過濾后得到的濾液中一定存在生成氯化鈉和過量的氯化鋇，氫氧化鈉；

②II中最終得到的4.66g固體是BaSO4；

③由于在化學(xué)變化中硫元素質(zhì)量守恒，所以硫元素的質(zhì)量：4.66g××100%=0.64g，FeS2的質(zhì)量：0.64g÷（ ×100%）=1.2g，

黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%=75%；

④如果缺少甲裝置，由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，則最終測得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會偏大；

⑤若氯化鋇過量則濾液中應(yīng)存在氯化鋇，由于硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)，Ⅱ中證明所加BaCl2溶液過量的方法是：取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若有白色沉淀，則氯化鋇過量。