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第2课时　硫酸　硫酸根离子的检验
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列物质的转化中,浓硫酸既表现了强氧化性,又表现了酸性的是(　　)。
A.CuCuSO4 B.CCO2
C.CuOCuSO4 D.Fe2O3Fe2(SO4)3
答案A
解析浓硫酸在反应中表现出酸性时硫元素化合价不变,硫元素仍以S形式存在;表现出强氧化性时硫元素化合价降低。C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O中硫元素化合价降低;Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O及反应CuO+H2SO4CuSO4+H2O中硫元素化合价均不变;而Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,浓硫酸既表现了酸性,又表现了强氧化性。
2.在下图所示的实验装置中,从实验开始到过一段时间后,对观察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、脱水性和强氧化性。苹果块的水分被浓硫酸吸收变干瘪;胆矾晶体中的结晶水被浓硫酸吸收,表面出现“白斑”;饱和硝酸钾溶液中的溶剂部分被浓硫酸吸收,溶质以晶体形式析出;由于浓硫酸具有脱水性,pH试纸会变黑。
3.下图小试管中盛有几毫升水,与大试管连通的U形细玻璃管内放有少量水(已染成红色)。如沿小试管壁小心地慢慢注入数滴浓硫酸,静置片刻后,U形细玻璃管中可观察到的液面现象是(　　)。
A.左高右低 B.左低右高
C.左右一样高 D.来回振动
答案B
4.向盐酸中加入浓硫酸时,会有白雾生成。下列叙述不属于导致产生该现象的原因的是(　　)。
A.浓硫酸具有脱水性
B.浓硫酸具有吸水性
C.盐酸具有挥发性
D.气态溶质的溶解度随温度升高而降低
答案A
解析浓硫酸具有吸水性,且溶于水时放出热量,使盐酸中HCl挥发,形成酸雾,和浓硫酸的脱水性无关。
5.向a mL 18 mol·L-1的浓硫酸中加入足量铜片,并加热,被还原的H2SO4的物质的量为(　　)。
A.大于9a×10-3 mol,小于18a×10-3 mol
B.等于9a×10-3 mol
C.等于18a×10-3 mol
D.小于9a×10-3 mol
答案D
解析加热条件下铜与浓硫酸能发生反应:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,参加反应的H2SO4有一半被还原,在Cu与浓硫酸的反应过程中,浓硫酸浓度逐渐降低,变成稀硫酸时反应会停止,所以被还原的H2SO4小于9a×10-3mol。
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。下列实验不合理的是 (　　)。
A.上下移动①中铜丝可控制SO2的生成量
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
答案D
解析移动铜丝,可控制铜丝与浓硫酸的接触,即控制SO2的生成量,故A项合理;SO2能使品红溶液褪色,故B项合理;SO2有毒,且属于酸性氧化物,故C项合理;浓硫酸过量,试管中剩余浓硫酸,应将反应后的混合液慢慢加入大量水中,否则易出现液体喷出试管而发生危险,故D项不合理。
7.下列叙述或操作中正确的是(　　)。
A.稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿着量筒壁慢慢地注入盛有水的量筒中,并不断搅拌
B.浓硫酸具有氧化性,稀硫酸无氧化性
C.浓硫酸不慎沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗
D.浓硫酸与铜的反应中,被氧化和被还原物质的物质的量之比为1∶2
答案C
解析稀释浓硫酸时,不能在量筒中进行;浓硫酸和稀硫酸都有氧化性;浓硫酸与铜的反应中,被氧化物质和被还原物质的物质的量之比为1∶1。
8.下表所示有关物质检验的实验结论正确的是(　　)。
选项 实验操作及现象 实验结论
A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成 该溶液中一定含有S
B 向某溶液中加入盐酸,将生成的气体通入品红溶液中,品红溶液褪色 该溶液一定含有S
C 将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色 该气体一定是SO2
D 将SO2通入Na2CO3溶液中生成的气体,先通入足量的酸性KMnO4溶液,再通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊 说明酸性 H2SO3>H2CO3
答案D
解析A项,该溶液中也可能含Ag+;B项,该溶液中也可能含HS;C项,该气体也可能是Cl2、O3等。
9.下列实验事实或实验现象,反映了硫酸的哪些性质
(1)浓硫酸与甲酸(HCOOH)共热可制备一氧化碳(CO)。　　　　　　。
(2)实验室用锌粒与稀硫酸反应制备氢气。 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(3)浓硫酸露置在空气中质量增大。 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(4)硫酸与碳酸钠反应可生成二氧化碳。 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(5)浓硫酸与NaCl反应可制备HCl。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案(1)脱水性
(2)酸的通性
(3)吸水性
(4)强酸性
(5)高沸点(难挥发性)
解析硫酸的性质包括浓硫酸的特性和硫酸的高沸点、溶于水完全电离的强酸性、二元酸的性质等。其中(1)是由于浓硫酸的脱水性使甲酸脱水变成CO;(5)是由于浓硫酸的沸点高,能用于制取低沸点的HCl。
能力提升
1.将足量的铜片与100 mL 18 mol·L-1浓硫酸加热充分反应,收集到标准状况下的SO2气体a L,下列对此反应的有关说法中错误的是(　　)。
A.该反应体现了浓硫酸的酸性和强氧化性
B.反应结束后两种反应物均有剩余
C.被还原的H2SO4为 mol
D.参加反应的Cu为0.9 mol
答案D
解析浓硫酸可以与铜发生氧化还原反应,而稀硫酸与铜不能发生反应。当浓硫酸变为稀硫酸时反应停止。反应过程中浓硫酸逐渐变稀,因此反应结束后铜与H2SO4均有剩余,则参加反应的n(Cu)<0.1 L×18 mol·L-1×=0.9 mol;被还原的H2SO4应依据生成的SO2来算,可得被还原的H2SO4的物质的量n(H2SO4)=n(SO2)= mol。综上所述,D项错误。
2.将一定量的锌与100 mL 18.4 mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释到1 L,测得溶液中c(H+)=0.08 mol·L-1,则下列叙述中错误的是(　　)。
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.气体A中SO2与H2的体积比为5∶1
C.反应中共消耗锌97.5 g
D.反应中共转移电子3 mol
答案B
解析在涉及硫酸的反应中,要注意分析硫酸浓度变化对反应产生的影响。锌与浓硫酸反应生成SO2,如果锌过量,硫酸浓度降低变成稀硫酸后,锌与稀硫酸反应生成氢气,则两者反应得到的是SO2和H2的混合气体。将反应后溶液稀释后所得溶液中c(H+)=0.08 mol·L-1,故硫酸过量。反应掉的H2SO4为18.4 mol·L-1×0.1 L-=1.8 mol,若生成的气体仅为SO2,则应为0.9 mol×22.4 L·mol-1=20.16 L≠33.6 L,故不可能全是SO2气体,A项正确。设生成的SO2物质的量为x,H2物质的量为y,则x+y=1.5 mol;由反应的化学方程式可知,生成SO2所消耗的H2SO4物质的量为2x,生成H2所消耗的H2SO4物质的量为y,则有2x+y=1.8 mol,解得x=0.3 mol,y=1.2 mol,所以SO2与H2的体积比为1∶4,B项错误。设参加反应的Zn物质的量为a,根据得失电子守恒有,x+y=a,则a=1.5 mol,反应中消耗Zn的质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,C项正确。反应中共转移3 mol电子,D项正确。
3.在某溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入稀硝酸,沉淀不溶解,则下列关于该溶液中所含离子的推断中正确的是(　　)。
A.一定会有S
B.含有S和Ag+
C.可能含有S、S中的一种或两种,也可能只含有Ag+
D.可能含有S或C
答案C
解析A项错误,不能排除Ag+、S的干扰;B项错误,因为溶液中S与Ag+不能大量共存;C项正确,因为不能排除Ag+、S的干扰;D项错误,由“加入稀硝酸,沉淀不溶解”可以判断不可能含有C。
4.(1)浓硫酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　。
(2)已知酸性KMnO4溶液可以吸收SO2,试用下图中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):　　　　→　　　　　→　　　　　→　　　　　。
编号 ① ②
装置
编号 ③ ④
装置
(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中所加的固体试剂是　　　　　　,可确认的产物是　　　　,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　　　　。
答案(1)C+2H2SO4(浓)2SO2↑+CO2↑+2H2O
(2)④　②　①　③
(3)验证产物中有SO2　将SO2全部氧化吸收　确认产物中SO2已被B瓶溶液全部吸收
(4)无水CuSO4　水蒸气　产物气流通过①③时会带出水蒸气,所以②必须在①③之前
(5)澄清石灰水　CO2
解析木炭与浓硫酸在加热条件下发生反应,生成CO2和SO2。CO2和SO2在化学性质上的相同点为都是酸性氧化物,都与澄清石灰水中的Ca(OH)2反应,使澄清石灰水变浑浊,会相互干扰鉴别。CO2和SO2在化学性质上的明显不同点为SO2有漂白性,CO2无漂白性;SO2有较强的还原性,CO2无还原性。在SO2、CO2混合气体中,首先用品红溶液检验SO2的存在,然后将SO2氧化除去,再用澄清石灰水检验CO2的存在,是一种确认SO2和CO2共存的好方案。
由于对CO2、SO2的确认都是在溶液中进行的,所以应在确认CO2和SO2之前先确认H2O。与H2O发生作用并伴有明显现象的物质,中学生应该熟知的是无水CuSO4。白色的粉末与H2O反应生成蓝色的晶体。CuSO4与CO2和SO2都不发生反应。
5.某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应,用下图所示装置进行有关实验。请回答下列问题。
(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中应浸一种液体,这种液体是　　　　,其作用是 　　　　　。
(3)装置B的作用是储存多余的气体。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中应放置的液体是　　　　(填字母)。
a.水
b.酸性KMnO4溶液
c.浓溴水
d.饱和NaHSO3溶液
(4)实验中,取一定质量铜片和一定体积18 mol·L-1硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,你认为原因是 　　　　　　　　　　。
②下列试剂中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是　　　　(填字母)。
a.铁粉 b.BaCl2溶液
c.银粉 d.Na2CO3溶液
答案(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)　吸收多余的SO2,防止污染环境
(3)长颈漏斗内液面上升,集气瓶内液面下降　d
(4)①随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,而铜不能与稀硫酸反应　②ad
解析(2)D处的棉花应浸有能吸收SO2的液体,如NaOH溶液。(3)B中所放液体应为饱和NaHSO3溶液。(4)中要证明硫酸有剩余则应选用铁粉或Na2CO3溶液,而不能用BaCl2溶液,用BaCl2溶液只能证明有S。
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