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基础课时2　硫酸及硫酸根离子的检验
学习目标　1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫酸的主要性质。2.能列举、描述、辨识硫酸的物理和化学性质及实验现象。3.能根据硫酸根离子的性质和反应,设计硫酸根离子的检验方案。
一、硫酸的性质及工业制法
(一)知识梳理
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
硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等,工业上一般以　　　　或其他　　　　(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。
工业制备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3,因为SO3与H2O剧烈反应放热,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
3.硫酸的性质
(1)物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大(实验室通常用的浓H2SO4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。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(2)稀硫酸的性质
硫酸在水里电离方程式为　　　　　　　　　　　　,
稀硫酸具有　　　　　　的通性,能使石蕊溶液　　　　　　。
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金属氧化物CuO:　　　　　　　　　　　　;
③碱Mg(OH)2:　　　　　　　　　　　　;
④盐Na2CO3:　　　　　　　　　　　　。
(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　　　　中的氢元素和氧元素按　　　　　　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强氧化性
a.浓硫酸能氧化大多数金属单质,生成高价态金属的硫酸盐,本身一般被还原为SO2,如浓硫酸与铜反应。
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　　　　　　　　　,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+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。在该反应中,浓硫酸是　　　　,铜是　　　　
b.浓硫酸能氧化部分非金属单质(如碳、磷等)生成高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。如与木炭反应:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
4.几种常见的硫酸盐
名称 重要性质 主要用途
硫酸钙 　 　石膏(CaSO4·2H2O) 　　熟石膏(2CaSO4·H2O) 制作各种模型和医疗绷带;调节水泥的硬化速率
硫酸钡 又称重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“　　　　　　　　　　　　”
硫酸铜 硫酸铜(CuSO4) 　　胆矾(CuSO4·5H2O) 检验水的存在;制作“波尔多液”
(二)问题探究
问题1　硫酸制备过程主要为制气、氧化和吸收三过程。你能写出各阶段的反应方程式吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　浓硫酸可以做干燥剂,不能干燥哪些气体 甲同学认为SO2具有还原性,不能使用浓硫酸干燥,他的说法是否正确
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,能说明浓硫酸表现什么性质
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　用足量的铜片与含2 mol H2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到1 mol SO2 如果把铜片换为锌片,得到什么气体 请说明理由。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力,反应一般被还原为SO2,若再生成硫酸盐,还会同时体现酸性。稀硫酸是H+得电子(氧化性:H+>S),其与活泼金属反应时还原产物为H2。
1.通常情况下,以下气体不能用浓硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
2.下列有关浓硫酸的叙述正确的是 (　　)
A.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性
B.浓硫酸与金属活动性顺序中排在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2
C.浓硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等气体
D.H2SO4是不挥发性强酸,硫化氢是挥发性弱酸,所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体
3.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CuSO4·5H2O
二、硫酸根离子的检验
(一)知识梳理
1.实验探究硫酸根离子的检验
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++C===BaCO3↓;　　　　　　　　　　　　
实验 结论 S与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的　　　　　　　 C与Ba2+反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸
2.硫酸根离子的检验
(1)操作:被检液取清液有　　　　产生,即可确定存在S。
(2)解释:先加稀盐酸的目的是排除　　　　　　　　　　　　、　　　　、　　　　等离子的干扰;必须用稀盐酸酸化,不能用稀HNO3,其氧化性可将S。
3.S检验的应用——粗盐提纯
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
(二)互动探究
某亚硫酸钠试剂已部分被氧化,为确定它的纯度,要进行如下实验:
①取样品W1 g;②将样品溶解;③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥沉淀,称其质量为W2 g。
【问题讨论】
问题1　BaCl2要用盐酸酸化的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　BaCl2溶液要稍过量的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　判断操作③是否完成的方法是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　判断沉淀是否洗净的方法是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】　硫酸根离子的检验方法
1.检验某未知溶液中是否含有S,下列操作最合理的是 (　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化钡溶液
B.加入氯化钡溶液
C.加入盐酸酸化的氯化钡溶液
D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加氯化钡溶液
2.某溶液中可能含有的阴离子有S等,为了检验其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,还需要的试剂是(提示:硝酸具有很强的氧化性) (　　)
A.盐酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
3.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S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NaOH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
【题后归纳】　粗盐提纯的实验设计
(1)试剂加入的顺序:Na2CO3溶液加入顺序在BaCl2溶液之后,加入盐酸在过滤之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后再加入过量的盐酸,目的是除去过量的OH-、C。
(2)除杂方案
:课后完成　第五章　基础课时2基础课时2　硫酸及硫酸根离子的检验
学习目标　1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫酸的主要性质。2.能列举、描述、辨识硫酸的物理和化学性质及实验现象。3.能根据硫酸根离子的性质和反应,设计硫酸根离子的检验方案。
一、硫酸的性质及工业制法
(一)知识梳理
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
硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等,工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。
工业制备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3,因为SO3与H2O剧烈反应放热,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
3.硫酸的性质
(1)物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大(实验室通常用的浓H2SO4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。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(2)稀硫酸的性质
硫酸在水里电离方程式为H2SO4===2H++S,稀硫酸具有酸的通性,能使石蕊溶液变红。
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+2H+===Fe2++H2↑;
②金属氧化物CuO:CuO+2H+===Cu2++H2O;
③碱Mg(OH)2:Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O;
④盐Na2CO3:2H++C===H2O+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氧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强氧化性
a.浓硫酸能氧化大多数金属单质,生成高价态金属的硫酸盐,本身一般被还原为SO2,如浓硫酸与铜反应。
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+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。在该反应中,浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂
b.浓硫酸能氧化部分非金属单质(如碳、磷等)生成高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。如与木炭反应:2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。
4.几种常见的硫酸盐
名称 重要性质 主要用途
硫酸钙 石膏(CaSO4·2H2O)熟石膏(2CaSO4·H2O) 制作各种模型和医疗绷带;调节水泥的硬化速率
硫酸钡 又称重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“钡餐”
硫酸铜 硫酸铜(CuSO4)胆矾(CuSO4·5H2O) 检验水的存在;制作“波尔多液”
(二)问题探究
问题1　硫酸制备过程主要为制气、氧化和吸收三过程。你能写出各阶段的反应方程式吗
提示　制气:煅烧黄铁矿:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;氧化:2SO2+O22SO3;吸收:SO3+H2O===H2SO4。
问题2　浓硫酸可以做干燥剂,不能干燥哪些气体 甲同学认为SO2具有还原性,不能使用浓硫酸干燥,他的说法是否正确
提示　浓硫酸做干燥剂,不可干燥碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。不正确,因为二氧化硫与浓硫酸中硫元素的化合价相邻,不能发生氧化还原反应,可以使用浓硫酸干燥二氧化硫。
问题3　蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,能说明浓硫酸表现什么性质
提示　蔗糖(C12H22O11)变黑说明有碳生成,体现了浓硫酸的脱水性;体积膨胀,呈疏松多孔状,说明有大量气体产生,刺激性气味的气体可能是SO2,说明炭可能和浓硫酸发生了反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
问题4　用足量的铜片与含2 mol H2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到1 mol SO2 如果把铜片换为锌片,得到什么气体 请说明理由。
提示　不能。随着反应进行,硫酸浓度降低到一定程度后,与铜不反应。如果把铜片换为锌片,会得到SO2和H2的混合气体,因为浓硫酸和锌反应生成SO2,浓硫酸变成稀硫酸后,锌和稀硫酸反应生成H2。
【探究归纳】
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力,反应一般被还原为SO2,若再生成硫酸盐,还会同时体现酸性。稀硫酸是H+得电子(氧化性:H+>S),其与活泼金属反应时还原产物为H2。
1.通常情况下,以下气体不能用浓硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
答案　D
解析　浓硫酸具有强氧化性,不能用于干燥某些还原性气体。
2.下列有关浓硫酸的叙述正确的是 (　　)
A.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性
B.浓硫酸与金属活动性顺序中排在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2
C.浓硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等气体
D.H2SO4是不挥发性强酸,硫化氢是挥发性弱酸,所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体
答案　A
解析　在浓硫酸与锌片共热的反应中生成物是硫酸锌、二氧化硫和水,因此浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性,故A正确;浓硫酸具有强氧化性,与金属反应得不到氢气,故B错误;氨气属于碱性气体,能被浓硫酸吸收,所以不能用浓硫酸干燥,故C错误;浓硫酸具有强氧化性,能够氧化硫化氢,不能用浓硫酸制取硫化氢,故D错误。
3.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CuSO4·5H2O
答案　B
解析　二氧化硫的密度比空气的大,因此用装置乙收集二氧化硫时,应长进短出,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,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,D不符合题意。
二、硫酸根离子的检验
(一)知识梳理
1.实验探究硫酸根离子的检验
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++S===BaSO4↓ Ba2++C===BaCO3↓; BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑
实验 结论 S与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的白色BaSO4沉淀 C与Ba2+反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸
2.硫酸根离子的检验
(1)操作:被检液取清液有白色沉淀产生,即可确定存在S。
(2)解释:先加稀盐酸的目的是排除Ag+、C 等离子的干扰;必须用稀盐酸酸化,不能用稀HNO3,其氧化性可将S。
3.S检验的应用——粗盐提纯
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++S===BaSO4↓
CaCl2 碳酸钠溶液 Ca2++C===CaCO3↓
MgCl2 烧碱溶液 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(二)互动探究
某亚硫酸钠试剂已部分被氧化,为确定它的纯度,要进行如下实验:
①取样品W1 g;②将样品溶解;③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥沉淀,称其质量为W2 g。
【问题讨论】
问题1　BaCl2要用盐酸酸化的原因是什么
提示　防止BaSO3沉淀的产生而引起误差。
问题2　BaCl2溶液要稍过量的原因是什么
提示　使试样中的S完全转化为BaSO4沉淀。
问题3　判断操作③是否完成的方法是什么
提示　将混合液静置,取上层清液少许,继续滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则操作完成。
问题4　判断沉淀是否洗净的方法是什么
提示　取最后一次洗涤液少许,滴加AgNO3溶液,若无沉淀出现,则已洗净,反之则未洗净。
【探究归纳】　硫酸根离子的检验方法
1.检验某未知溶液中是否含有S,下列操作最合理的是 (　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化钡溶液
B.加入氯化钡溶液
C.加入盐酸酸化的氯化钡溶液
D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加氯化钡溶液
答案　D
解析　检验某溶液中是否含有S的方法:先用盐酸酸化(若有沉淀,过滤),再加氯化钡溶液,若有白色沉淀,说明有S。
2.某溶液中可能含有的阴离子有S等,为了检验其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,还需要的试剂是(提示:硝酸具有很强的氧化性) (　　)
A.盐酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
答案　A
解析　只加可溶性钡盐如BaCl2溶液等,如果不加酸酸化,C的检验,且HNO3会氧化S,即不能加HNO3,所以应先加盐酸酸化,排除C或Ag+等离子的干扰,然后加入BaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明溶液中含有S。
3.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S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NaOH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OH-,加过量的BaCl2溶液来除去S以后,过量的Ba2+和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,过量的OH-和C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。
【题后归纳】　粗盐提纯的实验设计
(1)试剂加入的顺序:Na2CO3溶液加入顺序在BaCl2溶液之后,加入盐酸在过滤之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后再加入过量的盐酸,目的是除去过量的OH-、C。
(2)除杂方案
　　　　　　　　　　　　　　　　
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)硫酸根离子的检验
1.某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,则该溶液中 (　　)
A.可能有S或Ag+ B.一定有S
C.一定无Ag+ D.可能有C
答案　A
解析　某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,则沉淀为硫酸钡或氯化银,故原溶液中可能含有S或Ag+。
2.已知硝酸有强氧化性。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S
答案　A
解析　A项,若X是BaSO3,加入足量盐酸,N在酸性条件下具有强氧化性,会将BaSO3氧化成BaSO4,溶液中仍有沉淀;B项,若X是BaCO3,加入足量盐酸,发生反应:BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,溶液中没有沉淀;C项,若X是BaSO4,加入足量盐酸,沉淀不溶解,所以沉淀Y还是BaSO4;D项,该盐溶液中若含有S,沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4,该盐溶液中不一定含有S。
3.某同学进行了如图所示的实验,由实验现象得到的结论中正确的是 (　　)
A.原溶液中一定只含有S
B.原溶液中一定含有S和Cl-
C.原溶液中一定只含有Cl-
D.原溶液中可能含有S,也可能含有Cl-
答案　D
解析　能够与氯化钡反应生成不溶于稀盐酸的沉淀的离子有S或Ag+,由于步骤①中加入氯化钡溶液,引进了Cl-,步骤③也无法确定是否存在氯离子,所以无法确定原溶液中一定存在的离子。
4.为精制食盐,需除去粗盐水中的Ca2+、S和Mg2+,下列说法正确的是 (　　)
粗盐水滤液aNaCl
A.①②③依次是加入过量的NaOH、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S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多加入的钡离子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,A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S没有除尽,B错误;加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,主要是氢氧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、二氧化碳和水,C正确;用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在得到大量晶体后停止加热,利用余热蒸干,D错误。
(二)硫酸的性质及工业制法
5.下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法,不正确的是 (　　)
A.浓硫酸有脱水性,稀硫酸没有脱水性
B.浓硫酸有氧化性,稀硫酸没有氧化性
C.浓硫酸和稀硫酸都有酸性
D.常温下,浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应
答案　B
解析　浓硫酸可按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子,具有脱水性,而稀硫酸没有脱水性,A正确;稀硫酸有氧化性,稀硫酸与活泼金属反应时,H+表现氧化性,发生还原反应生成H2,B错误;浓硫酸和稀硫酸在与金属单质的反应中均能提供硫酸根离子,生成相应的硫酸盐,从而表现酸性,C正确;铜属于不活泼金属,不能与稀硫酸反应,而铜与浓硫酸的反应需要在加热条件下才能进行,常温下不反应,D正确。
6.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。下列实验中,不合理的是 (　　)
A.上下移动①中的铜丝可控制生成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.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色变化
答案　D
解析　因为①中含有大量浓硫酸,所以应该冷却后把①中上层溶液慢慢倒入盛有水的烧杯中,D错误。
7.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.二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物
C.二氧化硫转化为三氧化硫是不可逆反应
D.三氧化硫制硫酸的化学方程式为SO3+H2O===H2SO4
答案　C
解析　二氧化硫、三氧化硫均可以与碱反应生成盐和水,都是酸性氧化物,B项正确;二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应,C项错误;三氧化硫与水发生化合反应生成硫酸,D项正确。
8.浓硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图。下列分析正确的是 (　　)
A.对比①和②可以说明还原性:Br->Cl-
B.①和③相比可说明氧化性: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
答案　A
解析　A项,反应①生成的红棕色气体是溴蒸气,反应②白雾是氯化氢气体形成的盐酸小液滴,说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质,而不能将氯离子氧化成氯气,说明还原性:Br->Cl-;B项,反应③生成的是二氧化硫气体,属于非氧化还原反应,而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型;C项,白雾说明氯化氢易挥发;D项,反应③生成的二氧化硫来自Na2SO3,属于非氧化还原反应。
9.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H2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)2Mn+4H+　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氧化膜,属于化学变化。(2)先用品红溶液检验二氧化硫,用酸性高锰酸钾溶液除二氧化硫,再用品红验证二氧化硫是否除尽,用浓硫酸干燥气体、通入灼热氧化铜、用无水硫酸铜检验是否有水生成,若氧化铜变红、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中二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液氧化为S,发生反应的离子方程式为2Mn+4H+。(4)装置B、D共增重48.0 g,说明反应生成48 g SO2,开始产生H2前的总反应为2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,反应消耗硫酸的物质的量为×2=1.5 mol,则刚产生H2时硫酸的浓度为=3.4 mol·L-1。
B级　素养培优练
10.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是 (　　)
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
答案　C
解析　浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,此时发生反应C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B正确;浓硫酸与碳反应生成的SO2能使品红溶液褪色,硫元素化合价由+6价→+4价,体现浓硫酸的强氧化性,C错误;该过程中,蔗糖脱水生成碳,发生化学反应,发生了化学键的断裂,D正确。
11.向一定体积的浓H2SO4中加入0.5 mol Zn后并加热,充分反应后Zn完全溶解,同时收集到两种气体。下列说法中不正确的是 (　　)
A.收集到的气体是SO2和H2
B.收集到的气体在标准状况下的体积约为11.2 L
C.溶解过程转移电子数为NA
D.该反应体现了浓硫酸的强氧化性和吸水性
答案　D
解析　先发生Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,浓硫酸变稀后发生Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。收集到的气体是SO2和H2,故A正确;由化学方程式可知,0.5 mol Zn产生0.5 mol气体,收集到的气体在标准状况下的体积约为11.2 L,故B正确;1 mol Zn反应转移2 mol电子,溶解0.5 mol Zn转移电子数为NA,故C正确;该反应体现了浓硫酸的强氧化性和酸性,故D错误。
12.探究金属与过量浓硫酸反应的装置(固定装置已略去)如下图所示。关于实验操作或叙述错误的是 (　　)
A.上下抽动铜丝,可控制反应随时发生或停止
B.e中可以选用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液
C.其他条件不变,用铁丝代替铜丝,c、d中两次实验现象相同
D.为确定a中白色固体是否是硫酸铜,可向冷却后的试管中注入水,振荡后观察现象
答案　D
解析　由实验装置,a装置中铜丝与浓硫酸加热,发生反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,装置b中的浓硫酸可除去水蒸气,c装置中黑色的CuO固体颜色无明显变化,说明没有H2产生,SO2能使品红溶液褪色,所以d装置中品红溶液红色褪去,e为尾气处理装置。A项,上下抽动铜丝,可控制浓硫酸与铜丝接触与否,从而控制反应的发生与停止;B项,e为尾气处理装置,用于吸收SO2,SO2是酸性气体,具有还原性,可用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收;C项,用铁丝代替铜丝,其他条件不变,铁丝与浓硫酸加热产生SO2,浓硫酸过量不产生氢气,则c、d中两次实验现象相同;D项,装置a中反应后的溶液中含有浓硫酸,所以确定a中白色固体是否是硫酸铜时,应将a装置中试管内冷却的混合物沿杯壁缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,观察溶液是否变蓝。
13.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用如图所示装置进行有关实验。实验中甲同学将a g Cu片和12 mL 18 mol·L-1浓硫酸放入圆底烧瓶中加热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有一定量的 H2SO4和Cu剩余。
请回答下列问题:
(1)写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)装置D内盛品红溶液,当C中气体集满后,D中有可能观察到的现象是　　　　　　　　　　　　。实验装置中有可能造成环境污染,试用最简单的方法解决(实验用品自选)　　　　　　　　　　　　 　　。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显现象后,关闭旋塞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装置中的现象是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)F中应放置的液体是　　　　(填字母序号)。
A.饱和Na2SO3溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.浓溴水 D.饱和NaHSO3溶液
(5)烧瓶中有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解,你认为原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)下列足量药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是　　　　(填字母序号)。
A.Fe粉　B.BaCl2溶液　C.Ag　D.Na2CO3溶液
(7)甲同学向A中反应后的溶液中通入一种气体单质,使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液,请问该气体单质是　　　　　　(填名称),化学反应方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品红溶液褪色　将浸有NaOH溶液的棉花团塞在D试管口
(3)F中液面下降,长颈漏斗中液面上升
(4)D　(5)随着反应的进行,浓硫酸的浓度不断减小,稀硫酸与Cu不反应
(6)AD　(7)氧气(或臭氧)　2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O
解析　浓硫酸与Cu反应产生的SO2,可以使品红溶液褪色,SO2可以用NaOH溶液吸收。B装置的作用是贮存多余的气体,所以F中应盛放饱和NaHSO3溶液,以减少SO2的溶解。随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,稀硫酸与Cu不反应,所以虽然有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解。要证明反应后的圆底烧瓶中有剩余酸存在,即证明有H+存在,不能使用BaCl2溶液和Ag。要使Cu片全部溶解,应该加入氧化剂,通入的单质气体应为O2或O3,可不引入新的杂质。(共59张PPT)
第一节　硫及其化佫物
基础课时 硫酸及硫酸根离子的检验
2
第五章
化工生产中的重要非金属元素
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硫酸的主要性质。
2.能列举、描述、辨识硫酸的物理和化学性质及实验现象。
3.能根据硫酸根离子的性质和反应,设计硫酸根离子的检验方案。
学习目标
一、硫酸的性质及工业制法
二、硫酸根离子的检验
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、硫酸的性质及工业制法
对点训练
(一)知识梳理
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。
化肥
农药
2.硫酸的工业制法
硫酸是重要的化工原料,可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等,工业上一般以______或其他__________ (如黄铁矿)为原料来制备硫酸。
工业制备硫酸工艺中常用98.3%浓硫酸而不用水吸收SO3,因为SO3与H2O剧烈反应放热,易产生酸雾,影响SO3的吸收。
硫黄
含硫矿物
SO2
SO3
3.硫酸的性质
(1)物理性质
纯净的硫酸是无色黏稠状液体,密度比水大(实验室通常用的浓H2SO4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。稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌。
(2)稀硫酸的性质
硫酸在水里电离方程式为____________________,稀硫酸具有____的通性,能使石蕊溶液______。
H2SO4===2H++S
酸
变红
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金属氧化物CuO:________________________;
③碱Mg(OH)2:____________________________;
④盐Na2CO3:_____________________________。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
CuO+2H+===Cu2++H2O
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
2H++C===H2O+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________。
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氧元素按____________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。
干燥剂
水的组成比
黑色
有刺激性
③强氧化性
a.浓硫酸能氧化大多数金属单质,生成高价态金属的硫酸盐,本身一般被还原为SO2,如浓硫酸与铜反应。
实验操作
实验现象 a试管中铜丝表面______,有气泡生成;b试管中的溶液逐渐变为______;将a试管里的溶液______________,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+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。在该反应中,浓硫酸是_______,铜是________
变黑
无色
慢慢倒入水中
氧化剂
还原剂
b.浓硫酸能氧化部分非金属单质(如碳、磷等)生成高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。如与木炭反应:________________________________________。
2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.几种常见的硫酸盐
名称 重要性质 主要用途
硫酸钙 制作各种模型和医疗绷带;调节水泥的硬化速率
硫酸钡 又称重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射线透过 用作消化系统X射线检查的内服药剂,俗称“_____”
硫酸铜 检验水的存在;制作“波尔多液”
钡餐
(二)问题探究
问题1　硫酸制备过程主要为制气、氧化和吸收三过程。你能写出各阶段的反应方程式吗
问题2　浓硫酸可以做干燥剂,不能干燥哪些气体 甲同学认为SO2具有还原性,不能使用浓硫酸干燥,他的说法是否正确
提示　浓硫酸做干燥剂,不可干燥碱性气体(如NH3)和某些还原性气体(如HBr、HI、H2S等)。不正确,因为二氧化硫与浓硫酸中硫元素的化合价相邻,不能发生氧化还原反应,可以使用浓硫酸干燥二氧化硫。
问题3　蔗糖和浓硫酸的“黑面包”实验中,能说明浓硫酸表现什么性质
提示　蔗糖(C12H22O11)变黑说明有碳生成,体现了浓硫酸的脱水性;体积膨胀,呈疏松多孔状,说明有大量气体产生,刺激性气味的气体可能是SO2,说明炭可能和浓硫酸发生了反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
问题4　用足量的铜片与含2 mol H2SO4的浓硫酸在加热条件下反应能否得到 1 mol SO2 如果把铜片换为锌片,得到什么气体 请说明理由。
提示　不能。随着反应进行,硫酸浓度降低到一定程度后,与铜不反应。如果把铜片换为锌片,会得到SO2和H2的混合气体,因为浓硫酸和锌反应生成SO2,浓硫酸变成稀硫酸后,锌和稀硫酸反应生成H2。
【探究归纳】
浓硫酸具有强氧化性是因为硫酸分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力,反应一般被还原为SO2,若再生成硫酸盐,还会同时体现酸性。稀硫酸是H+得电子(氧化性:H+>S),其与活泼金属反应时还原产物为H2。
1.通常情况下,以下气体不能用浓硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
解析　浓硫酸具有强氧化性,不能用于干燥某些还原性气体。
D
2.下列有关浓硫酸的叙述正确的是 (　　)
A.在浓硫酸与锌片共热的反应中,浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性
B.浓硫酸与金属活动性顺序中排在氢后面的金属反应生成的气体一般为SO2,与氢前面的金属反应生成的气体一般为H2
C.浓硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等气体
D.H2SO4是不挥发性强酸,硫化氢是挥发性弱酸,所以可用浓硫酸与FeS反应制取H2S气体
A
解析　在浓硫酸与锌片共热的反应中生成物是硫酸锌、二氧化硫和水,因此浓硫酸既表现出强氧化性又表现出酸性,故A正确;浓硫酸具有强氧化性,与金属反应得不到氢气,故B错误;氨气属于碱性气体,能被浓硫酸吸收,所以不能用浓硫酸干燥,故C错误;浓硫酸具有强氧化性,能够氧化硫化氢,不能用浓硫酸制取硫化氢,故D错误。
3.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CuSO4·5H2O
B
解析　二氧化硫的密度比空气的大,因此用装置乙收集二氧化硫时,应长进短出,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,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,D不符合题意。
二、硫酸根离子的检验
对点训练
(一)知识梳理
1.实验探究硫酸根离子的检验
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++C===BaCO3↓;
_______________________________
实验 结论 S与Ba2+反应生成不溶于稀盐酸的____________________ C与Ba2+反应生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀盐酸
Ba2++S===BaSO4↓
BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑
白色BaSO4沉淀
2.硫酸根离子的检验
白色沉淀
Ag+
C
3.S检验的应用——粗盐提纯
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
氯化钡溶液
Ba2++S===BaSO4↓
碳酸钠溶液
Ca2++C===CaCO3↓
烧碱溶液
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(二)互动探究
某亚硫酸钠试剂已部分被氧化,为确定它的纯度,要进行如下实验:
①取样品W1 g;②将样品溶解;③给溶液加入稍过量的盐酸酸化的BaCl2溶液;
④过滤、洗涤、干燥沉淀,称其质量为W2 g。
【问题讨论】
问题1　BaCl2要用盐酸酸化的原因是什么
提示　防止BaSO3沉淀的产生而引起误差。
问题2　BaCl2溶液要稍过量的原因是什么
提示　使试样中的S完全转化为BaSO4沉淀。
问题3　判断操作③是否完成的方法是什么
提示　将混合液静置,取上层清液少许,继续滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则操作完成。
问题4　判断沉淀是否洗净的方法是什么
提示　取最后一次洗涤液少许,滴加AgNO3溶液,若无沉淀出现,则已洗净,反之则未洗净。
【探究归纳】　硫酸根离子的检验方法
1.检验某未知溶液中是否含有S,下列操作最合理的是(　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化钡溶液
B.加入氯化钡溶液
C.加入盐酸酸化的氯化钡溶液
D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加氯化钡溶液
解析　检验某溶液中是否含有S的方法:先用盐酸酸化(若有沉淀,过滤),再加氯化钡溶液,若有白色沉淀,说明有S。
D
2.某溶液中可能含有的阴离子有S等,为了检验其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,还需要的试剂是(提示:硝酸具有很强的氧化性)(　　)
A.盐酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
解析　只加可溶性钡盐如BaCl2溶液等,如果不加酸酸化,C的检验,且HNO3会氧化S,即不能加HNO3,所以应先加盐酸酸化,排除C或Ag+等离子的干扰,然后加入BaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明溶液中含有S。
A
3.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S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NaOH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
解析　除去Mg2+选OH-,加过量的BaCl2溶液来除去S以后,过量的Ba2+和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,过量的OH-和C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。
C
【题后归纳】　粗盐提纯的实验设计
(1)试剂加入的顺序:Na2CO3溶液加入顺序在BaCl2溶液之后,加入盐酸在过滤之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后再加入过量的盐酸,目的是除去过量的OH-、C。
(2)除杂方案
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)硫酸根离子的检验
1.某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,则该溶液中(　　)
A.可能有S或Ag+ B.一定有S
C.一定无Ag+ D.可能有C
A
解析　某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,则沉淀为硫酸钡或氯化银,故原溶液中可能含有S或Ag+。
2.已知硝酸有强氧化性。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S
A
解析　A项,若X是BaSO3,加入足量盐酸,N在酸性条件下具有强氧化性,会将BaSO3氧化成BaSO4,溶液中仍有沉淀;B项,若X是BaCO3,加入足量盐酸,发生反应:BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,溶液中没有沉淀;C项,若X是BaSO4,加入足量盐酸,沉淀不溶解,所以沉淀Y还是BaSO4;D项,该盐溶液中若含有S,沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4,该盐溶液中不一定含有S。
3.某同学进行了如图所示的实验,由实验现象得到的结论中正确的是 (　　)
A.原溶液中一定只含有S
B.原溶液中一定含有S和Cl-
C.原溶液中一定只含有Cl-
D.原溶液中可能含有S,也可能含有Cl-
解析　能够与氯化钡反应生成不溶于稀盐酸的沉淀的离子有S或Ag+,由于步骤①中加入氯化钡溶液,引进了Cl-,步骤③也无法确定是否存在氯离子,所以无法确定原溶液中一定存在的离子。
D
4.为精制食盐,需除去粗盐水中的Ca2+、S和Mg2+,下列说法正确的是(　　)
A.①②③依次是加入过量的NaOH、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S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
C
解析　碳酸钠主要除掉钙离子和多加入的钡离子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,A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S没有除尽,B错误;加入稀盐酸初期,溶液中无明显现象,主要是氢氧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、二氧化碳和水,C正确;用蒸发结晶法从NaCl溶液中得到氯化钠固体时,应在得到大量晶体后停止加热,利用余热蒸干,D错误。
(二)硫酸的性质及工业制法
5.下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法,不正确的是(　　)
A.浓硫酸有脱水性,稀硫酸没有脱水性
B.浓硫酸有氧化性,稀硫酸没有氧化性
C.浓硫酸和稀硫酸都有酸性
D.常温下,浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应
B
解析　浓硫酸可按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子,具有脱水性,而稀硫酸没有脱水性,A正确;稀硫酸有氧化性,稀硫酸与活泼金属反应时,H+表现氧化性,发生还原反应生成H2,B错误;浓硫酸和稀硫酸在与金属单质的反应中均能提供硫酸根离子,生成相应的硫酸盐,从而表现酸性,C正确;铜属于不活泼金属,不能与稀硫酸反应,而铜与浓硫酸的反应需要在加热条件下才能进行,常温下不反应,D正确。
6.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。下列实验中,不合理的是 (　　)
A.上下移动①中的铜丝可控制生成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.为确认有CuSO4生成,向①中加水,观察颜色变化
D
解析　因为①中含有大量浓硫酸,所以应该冷却后把①中上层溶液慢慢倒入盛有水的烧杯中,D错误。
7.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+11O2 2Fe2O3+8SO2
B.二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物
C.二氧化硫转化为三氧化硫是不可逆反应
D.三氧化硫制硫酸的化学方程式为SO3+H2O===H2SO4
解析　二氧化硫、三氧化硫均可以与碱反应生成盐和水,都是酸性氧化物,B项正确;二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应,C项错误;三氧化硫与水发生化合反应生成硫酸,D项正确。
C
8.浓硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图。下列分析正确的是 (　　)
A.对比①和②可以说明还原性:Br->Cl-
B.①和③相比可说明氧化性: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
A
解析　A项,反应①生成的红棕色气体是溴蒸气,反应②白雾是氯化氢气体形成的盐酸小液滴,说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质,而不能将氯离子氧化成氯气,说明还原性:Br->Cl-;B项,反应③生成的是二氧化硫气体,属于非氧化还原反应,而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型;C项,白雾说明氯化氢易挥发;D项,反应③生成的二氧化硫来自Na2SO3,属于非氧化还原反应。
9.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H2时硫酸的浓度为　　　　　　(反应结束后圆底烧瓶中溶液体积为100 mL)。
化学
B
D
E
C
F
2Mn+4H+　
检验C中是否有水生成
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氧化膜,属于化学变化。(2)先用品红溶液检验二氧化硫,用酸性高锰酸钾溶液除二氧化硫,再用品红验证二氧化硫是否除尽,用浓硫酸干燥气体、通入灼热氧化铜、用无水硫酸铜检验是否有水生成,若氧化铜变红、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中二氧化硫被酸性高锰酸钾溶液氧化为S,发生反应的离子方程式为2Mn+4H+。(4)装置B、D共增重48.0 g,说明反应生成48 g SO2,开始产生H2前的总反应为2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,反应消耗硫酸的物质的量为×2=1.5 mol,则刚产生H2时硫酸的浓度为=3.4 mol·L-1。
B级　素养培优练
10.(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是 (　　)
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
C
解析　浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,此时发生反应C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B正确;浓硫酸与碳反应生成的SO2能使品红溶液褪色,硫元素化合价由+6价→+4价,体现浓硫酸的强氧化性,C错误;该过程中,蔗糖脱水生成碳,发生化学反应,发生了化学键的断裂,D正确。
11.向一定体积的浓H2SO4中加入0.5 mol Zn后并加热,充分反应后Zn完全溶解,同时收集到两种气体。下列说法中不正确的是 (　　)
A.收集到的气体是SO2和H2
B.收集到的气体在标准状况下的体积约为11.2 L
C.溶解过程转移电子数为NA
D.该反应体现了浓硫酸的强氧化性和吸水性
D
解析　先发生Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,浓硫酸变稀后发生Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。收集到的气体是SO2和H2,故A正确;由化学方程式可知,0.5 mol Zn产生0.5 mol气体,收集到的气体在标准状况下的体积约为11.2 L,故B正确;1 mol Zn反应转移2 mol电子,溶解0.5 mol Zn转移电子数为NA,故C正确;该反应体现了浓硫酸的强氧化性和酸性,故D错误。
12.探究金属与过量浓硫酸反应的装置(固定装置已略去)如下图所示。关于实验操作或叙述错误的是 (　　)
A.上下抽动铜丝,可控制反应随时发生或停止
B.e中可以选用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液
C.其他条件不变,用铁丝代替铜丝,c、d中两次实验现象相同
D.为确定a中白色固体是否是硫酸铜,可向冷却后的试管中注入水,振荡后观察现象
D
解析　由实验装置,a装置中铜丝与浓硫酸加热,发生反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,装置b中的浓硫酸可除去水蒸气,c装置中黑色的CuO固体颜色无明显变化,说明没有H2产生,SO2能使品红溶液褪色,所以d装置中品红溶液红色褪去,e为尾气处理装置。A项,上下抽动铜丝,可控制浓硫酸与铜丝接触与否,从而控制反应的发生与停止;B项,e为尾气处理装置,用于吸收SO2,SO2是酸性气体,具有还原性,可用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收;C项,用铁丝代替铜丝,其他条件不变,铁丝与浓硫酸加热产生SO2,浓硫酸过量不产生氢气,则c、d中两次实验现象相同;D项,装置a中反应后的溶液中含有浓硫酸,所以确定a中白色固体是否是硫酸铜时,应将a装置中试管内冷却的混合物沿杯壁缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,观察溶液是否变蓝。
13.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用如图所示装置进行有关实验。实验中甲同学将a g Cu片和12 mL 18 mol·L-1浓硫酸放入圆底烧瓶中加热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有一定量的 H2SO4和Cu剩余。
请回答下列问题:
(1)写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式:　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(2)装置D内盛品红溶液,当C中气体集满后,D中有可能观察到的现象是　　　　　　　。实验装置中有可能造成环境污染,试用最简单的方法解决(实验用品自选)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显现象后,关闭旋塞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装置中的现象是
　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
品红溶液褪色
将浸有NaOH溶液的棉花团塞在D试管口
F中液面下降,长颈漏斗中液面上升
(4)F中应放置的液体是　　　　(填字母序号)。
A.饱和Na2SO3溶液 B.酸性KMnO4溶液 C.浓溴水 D.饱和NaHSO3溶液
(5)烧瓶中有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解,你认为原因是_______________
__________________________________________。
(6)下列足量药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是　　　　(填字母序号)。
A.Fe粉　B.BaCl2溶液　C.Ag　D.Na2CO3溶液
(7)甲同学向A中反应后的溶液中通入一种气体单质,使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液,请问该气体单质是　　　　　　(填名称),化学反应方程式是
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
D
随着反应的进行,
浓硫酸的浓度不断减小,稀硫酸与Cu不反应
AD
氧气(或臭氧)
2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O
解析　浓硫酸与Cu反应产生的SO2,可以使品红溶液褪色,SO2可以用NaOH溶液吸收。B装置的作用是贮存多余的气体,所以F中应盛放饱和NaHSO3溶液,以减少SO2的溶解。随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐减小,稀硫酸与Cu不反应,所以虽然有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解。要证明反应后的圆底烧瓶中有剩余酸存在,即证明有H+存在,不能使用BaCl2溶液和Ag。要使Cu片全部溶解,应该加入氧化剂,通入的单质气体应为O2或O3,可不引入新的杂质。

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