資源簡介

基礎(chǔ)課時2　硫酸及硫酸根離子的檢驗
學習目標　1.結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究,了解硫酸的主要性質(zhì)。2.能列舉、描述、辨識硫酸的物理和化學性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。3.能根據(jù)硫酸根離子的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計硫酸根離子的檢驗方案。
一、硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
(一)知識梳理
1.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,可用于制　　　　　　、 　　　　、炸藥、染料、鹽類等。
(2)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。
2.硫酸的工業(yè)制法
硫酸是重要的化工原料,可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類等,工業(yè)上一般以　　　　或其他　　　　(如黃鐵礦)為原料來制備硫酸。
工業(yè)制備硫酸工藝中常用98.3%濃硫酸而不用水吸收SO3,因為SO3與H2O劇烈反應(yīng)放熱,易產(chǎn)生酸霧,影響SO3的吸收。
3.硫酸的性質(zhì)
(1)物理性質(zhì)
純凈的硫酸是無色黏稠狀液體,密度比水大(實驗室通常用的濃H2SO4的質(zhì)量分數(shù)為98.3%,密度為1.84 g·cm-3),能與水以任意比混合,沸點高,難揮發(fā)。稀釋濃硫酸時應(yīng)將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不斷攪拌。
(2)稀硫酸的性質(zhì)
硫酸在水里電離方程式為　　　　　　　　　　　　,
稀硫酸具有　　　　　　的通性,能使石蕊溶液　　　　　　。
寫出稀硫酸與下列物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式。
①活潑金屬Fe:　　　　　　　　　　　　;
②金屬氧化物CuO:　　　　　　　　　　　　;
③堿Mg(OH)2:　　　　　　　　　　　　;
④鹽Na2CO3:　　　　　　　　　　　　。
(3)濃硫酸的特性
①吸水性
濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水,故常用作　　　　。
②脫水性
濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等　　　　中的氫元素和氧元素按　　　　　　脫去。
如向蔗糖中加入濃硫酸時,蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,形成　　　　固體,并放出　　　　氣味的氣體。
③強氧化性
a.濃硫酸能氧化大多數(shù)金屬單質(zhì),生成高價態(tài)金屬的硫酸鹽,本身一般被還原為SO2,如濃硫酸與銅反應(yīng)。
實驗操作
實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面　　　　,有　　　　生成;b試管中的溶液逐漸變?yōu)椤　　　?將a試管里的溶液　　　　　　　　　,溶液呈藍色
實驗結(jié)論 在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應(yīng),化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。在該反應(yīng)中,濃硫酸是　　　　,銅是　　　　
b.濃硫酸能氧化部分非金屬單質(zhì)(如碳、磷等)生成高價態(tài)的氧化物或含氧酸,本身被還原為SO2。如與木炭反應(yīng):　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
4.幾種常見的硫酸鹽
名稱 重要性質(zhì) 主要用途
硫酸鈣 　 　石膏(CaSO4·2H2O) 　　熟石膏(2CaSO4·H2O) 制作各種模型和醫(yī)療繃帶;調(diào)節(jié)水泥的硬化速率
硫酸鋇 又稱重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射線透過 用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑,俗稱“　　　　　　　　　　　　”
硫酸銅 硫酸銅(CuSO4) 　　膽礬(CuSO4·5H2O) 檢驗水的存在;制作“波爾多液”
(二)問題探究
問題1　硫酸制備過程主要為制氣、氧化和吸收三過程。你能寫出各階段的反應(yīng)方程式嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　濃硫酸可以做干燥劑,不能干燥哪些氣體 甲同學認為SO2具有還原性,不能使用濃硫酸干燥,他的說法是否正確
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　蔗糖和濃硫酸的“黑面包”實驗中,能說明濃硫酸表現(xiàn)什么性質(zhì)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　用足量的銅片與含2 mol H2SO4的濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)能否得到1 mol SO2 如果把銅片換為鋅片,得到什么氣體 請說明理由。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
濃硫酸具有強氧化性是因為硫酸分子中+6價的硫元素具有很強的得電子能力,反應(yīng)一般被還原為SO2,若再生成硫酸鹽,還會同時體現(xiàn)酸性。稀硫酸是H+得電子(氧化性:H+>S),其與活潑金屬反應(yīng)時還原產(chǎn)物為H2。
1.通常情況下,以下氣體不能用濃硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
2.下列有關(guān)濃硫酸的敘述正確的是 (　　)
A.在濃硫酸與鋅片共熱的反應(yīng)中,濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性
B.濃硫酸與金屬活動性順序中排在氫后面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為SO2,與氫前面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為H2
C.濃硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等氣體
D.H2SO4是不揮發(fā)性強酸,硫化氫是揮發(fā)性弱酸,所以可用濃硫酸與FeS反應(yīng)制取H2S氣體
3.探究銅和濃硫酸的反應(yīng),下列裝置或操作錯誤的是 (　　)
A.上下移動裝置甲中的銅絲可控制生成SO2的量
B.裝置乙可用于收集SO2氣體
C.為確認甲中有CuSO4生成,將試管中的液體倒入裝置丙中稀釋,觀察顏色
D.利用裝置丁將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可析出CuSO4·5H2O
二、硫酸根離子的檢驗
(一)知識梳理
1.實驗探究硫酸根離子的檢驗
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀溶解,且有氣泡產(chǎn)生
離子 方程式 Ba2++C===BaCO3↓;　　　　　　　　　　　　
實驗 結(jié)論 S與Ba2+反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的　　　　　　　 C與Ba2+反應(yīng)生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀鹽酸
2.硫酸根離子的檢驗
(1)操作:被檢液取清液有　　　　產(chǎn)生,即可確定存在S。
(2)解釋:先加稀鹽酸的目的是排除　　　　　　　　　　　　、　　　　、　　　　等離子的干擾;必須用稀鹽酸酸化,不能用稀HNO3,其氧化性可將S。
3.S檢驗的應(yīng)用——粗鹽提純
若除去粗鹽中雜質(zhì)(硫酸鹽、CaCl2、MgCl2),將選用的試劑及反應(yīng)的離子方程式填入下表:
雜質(zhì) 加入的試劑 離子方程式
硫酸鹽
CaCl2
MgCl2
(二)互動探究
某亞硫酸鈉試劑已部分被氧化,為確定它的純度,要進行如下實驗:
①取樣品W1 g;②將樣品溶解;③給溶液加入稍過量的鹽酸酸化的BaCl2溶液;④過濾、洗滌、干燥沉淀,稱其質(zhì)量為W2 g。
【問題討論】
問題1　BaCl2要用鹽酸酸化的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　BaCl2溶液要稍過量的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　判斷操作③是否完成的方法是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　判斷沉淀是否洗凈的方法是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】　硫酸根離子的檢驗方法
1.檢驗?zāi)澄粗芤褐惺欠窈蠸,下列操作最合理的是 (　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化鋇溶液
B.加入氯化鋇溶液
C.加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液
D.先用鹽酸酸化,若有沉淀,則過濾,濾液中再加氯化鋇溶液
2.某溶液中可能含有的陰離子有S等,為了檢驗其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,還需要的試劑是(提示:硝酸具有很強的氧化性) (　　)
A.鹽酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
3.為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序 (　　)
①過濾?、诩舆^量NaOH溶液?、奂舆m量鹽酸
④加過量Na2CO3溶液?、菁舆^量BaCl2溶液
A.④②⑤ B.④②⑤①③
C.②⑤④①③ D.⑤②①③
【題后歸納】　粗鹽提純的實驗設(shè)計
(1)試劑加入的順序:Na2CO3溶液加入順序在BaCl2溶液之后,加入鹽酸在過濾之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和過量的Ba2+,過濾后再加入過量的鹽酸,目的是除去過量的OH-、C。
(2)除雜方案
:課后完成　第五章　基礎(chǔ)課時2基礎(chǔ)課時2　硫酸及硫酸根離子的檢驗
學習目標　1.結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究,了解硫酸的主要性質(zhì)。2.能列舉、描述、辨識硫酸的物理和化學性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。3.能根據(jù)硫酸根離子的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計硫酸根離子的檢驗方案。
一、硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
(一)知識梳理
1.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,可用于制化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料、鹽類等。
(2)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。
2.硫酸的工業(yè)制法
硫酸是重要的化工原料,可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類等,工業(yè)上一般以硫黃或其他含硫礦物(如黃鐵礦)為原料來制備硫酸。
工業(yè)制備硫酸工藝中常用98.3%濃硫酸而不用水吸收SO3,因為SO3與H2O劇烈反應(yīng)放熱,易產(chǎn)生酸霧,影響SO3的吸收。
3.硫酸的性質(zhì)
(1)物理性質(zhì)
純凈的硫酸是無色黏稠狀液體,密度比水大(實驗室通常用的濃H2SO4的質(zhì)量分數(shù)為98.3%,密度為1.84 g·cm-3),能與水以任意比混合,沸點高,難揮發(fā)。稀釋濃硫酸時應(yīng)將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不斷攪拌。
(2)稀硫酸的性質(zhì)
硫酸在水里電離方程式為H2SO4===2H++S,稀硫酸具有酸的通性,能使石蕊溶液變紅。
寫出稀硫酸與下列物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式。
①活潑金屬Fe:Fe+2H+===Fe2++H2↑;
②金屬氧化物CuO:CuO+2H+===Cu2++H2O;
③堿Mg(OH)2:Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O;
④鹽Na2CO3:2H++C===H2O+CO2↑。
(3)濃硫酸的特性
①吸水性
濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水,故常用作干燥劑。
②脫水性
濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機物中的氫元素和氧元素按水的組成比脫去。
如向蔗糖中加入濃硫酸時,蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,形成黑色固體,并放出有刺激性氣味的氣體。
③強氧化性
a.濃硫酸能氧化大多數(shù)金屬單質(zhì),生成高價態(tài)金屬的硫酸鹽,本身一般被還原為SO2,如濃硫酸與銅反應(yīng)。
實驗操作
實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面變黑,有氣泡生成;b試管中的溶液逐漸變?yōu)闊o色;將a試管里的溶液慢慢倒入水中,溶液呈藍色
實驗結(jié)論 在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應(yīng),化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。在該反應(yīng)中,濃硫酸是氧化劑,銅是還原劑
b.濃硫酸能氧化部分非金屬單質(zhì)(如碳、磷等)生成高價態(tài)的氧化物或含氧酸,本身被還原為SO2。如與木炭反應(yīng):2H2SO4(濃)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。
4.幾種常見的硫酸鹽
名稱 重要性質(zhì) 主要用途
硫酸鈣 石膏(CaSO4·2H2O)熟石膏(2CaSO4·H2O) 制作各種模型和醫(yī)療繃帶;調(diào)節(jié)水泥的硬化速率
硫酸鋇 又稱重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射線透過 用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑,俗稱“鋇餐”
硫酸銅 硫酸銅(CuSO4)膽礬(CuSO4·5H2O) 檢驗水的存在;制作“波爾多液”
(二)問題探究
問題1　硫酸制備過程主要為制氣、氧化和吸收三過程。你能寫出各階段的反應(yīng)方程式嗎
提示　制氣:煅燒黃鐵礦:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;氧化:2SO2+O22SO3;吸收:SO3+H2O===H2SO4。
問題2　濃硫酸可以做干燥劑,不能干燥哪些氣體 甲同學認為SO2具有還原性,不能使用濃硫酸干燥,他的說法是否正確
提示　濃硫酸做干燥劑,不可干燥堿性氣體(如NH3)和某些還原性氣體(如HBr、HI、H2S等)。不正確,因為二氧化硫與濃硫酸中硫元素的化合價相鄰,不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),可以使用濃硫酸干燥二氧化硫。
問題3　蔗糖和濃硫酸的“黑面包”實驗中,能說明濃硫酸表現(xiàn)什么性質(zhì)
提示　蔗糖(C12H22O11)變黑說明有碳生成,體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性;體積膨脹,呈疏松多孔狀,說明有大量氣體產(chǎn)生,刺激性氣味的氣體可能是SO2,說明炭可能和濃硫酸發(fā)生了反應(yīng),體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性。
問題4　用足量的銅片與含2 mol H2SO4的濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)能否得到1 mol SO2 如果把銅片換為鋅片,得到什么氣體 請說明理由。
提示　不能。隨著反應(yīng)進行,硫酸濃度降低到一定程度后,與銅不反應(yīng)。如果把銅片換為鋅片,會得到SO2和H2的混合氣體,因為濃硫酸和鋅反應(yīng)生成SO2,濃硫酸變成稀硫酸后,鋅和稀硫酸反應(yīng)生成H2。
【探究歸納】
濃硫酸具有強氧化性是因為硫酸分子中+6價的硫元素具有很強的得電子能力,反應(yīng)一般被還原為SO2,若再生成硫酸鹽,還會同時體現(xiàn)酸性。稀硫酸是H+得電子(氧化性:H+>S),其與活潑金屬反應(yīng)時還原產(chǎn)物為H2。
1.通常情況下,以下氣體不能用濃硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
答案　D
解析　濃硫酸具有強氧化性,不能用于干燥某些還原性氣體。
2.下列有關(guān)濃硫酸的敘述正確的是 (　　)
A.在濃硫酸與鋅片共熱的反應(yīng)中,濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性
B.濃硫酸與金屬活動性順序中排在氫后面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為SO2,與氫前面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為H2
C.濃硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等氣體
D.H2SO4是不揮發(fā)性強酸,硫化氫是揮發(fā)性弱酸,所以可用濃硫酸與FeS反應(yīng)制取H2S氣體
答案　A
解析　在濃硫酸與鋅片共熱的反應(yīng)中生成物是硫酸鋅、二氧化硫和水,因此濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性,故A正確;濃硫酸具有強氧化性,與金屬反應(yīng)得不到氫氣,故B錯誤;氨氣屬于堿性氣體,能被濃硫酸吸收,所以不能用濃硫酸干燥,故C錯誤;濃硫酸具有強氧化性,能夠氧化硫化氫,不能用濃硫酸制取硫化氫,故D錯誤。
3.探究銅和濃硫酸的反應(yīng),下列裝置或操作錯誤的是 (　　)
A.上下移動裝置甲中的銅絲可控制生成SO2的量
B.裝置乙可用于收集SO2氣體
C.為確認甲中有CuSO4生成,將試管中的液體倒入裝置丙中稀釋,觀察顏色
D.利用裝置丁將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可析出CuSO4·5H2O
答案　B
解析　二氧化硫的密度比空氣的大,因此用裝置乙收集二氧化硫時,應(yīng)長進短出,B符合題意;將試管中的液體倒入裝置丙中,若變藍,則有硫酸銅生成,C不符合題意;利用裝置丁將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可析出硫酸銅晶體,D不符合題意。
二、硫酸根離子的檢驗
(一)知識梳理
1.實驗探究硫酸根離子的檢驗
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀溶解,且有氣泡產(chǎn)生
離子 方程式 Ba2++S===BaSO4↓ Ba2++C===BaCO3↓; BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑
實驗 結(jié)論 S與Ba2+反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的白色BaSO4沉淀 C與Ba2+反應(yīng)生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀鹽酸
2.硫酸根離子的檢驗
(1)操作:被檢液取清液有白色沉淀產(chǎn)生,即可確定存在S。
(2)解釋:先加稀鹽酸的目的是排除Ag+、C 等離子的干擾;必須用稀鹽酸酸化,不能用稀HNO3,其氧化性可將S。
3.S檢驗的應(yīng)用——粗鹽提純
若除去粗鹽中雜質(zhì)(硫酸鹽、CaCl2、MgCl2),將選用的試劑及反應(yīng)的離子方程式填入下表:
雜質(zhì) 加入的試劑 離子方程式
硫酸鹽 氯化鋇溶液 Ba2++S===BaSO4↓
CaCl2 碳酸鈉溶液 Ca2++C===CaCO3↓
MgCl2 燒堿溶液 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(二)互動探究
某亞硫酸鈉試劑已部分被氧化,為確定它的純度,要進行如下實驗:
①取樣品W1 g;②將樣品溶解;③給溶液加入稍過量的鹽酸酸化的BaCl2溶液;④過濾、洗滌、干燥沉淀,稱其質(zhì)量為W2 g。
【問題討論】
問題1　BaCl2要用鹽酸酸化的原因是什么
提示　防止BaSO3沉淀的產(chǎn)生而引起誤差。
問題2　BaCl2溶液要稍過量的原因是什么
提示　使試樣中的S完全轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀。
問題3　判斷操作③是否完成的方法是什么
提示　將混合液靜置,取上層清液少許,繼續(xù)滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀生成,則操作完成。
問題4　判斷沉淀是否洗凈的方法是什么
提示　取最后一次洗滌液少許,滴加AgNO3溶液,若無沉淀出現(xiàn),則已洗凈,反之則未洗凈。
【探究歸納】　硫酸根離子的檢驗方法
1.檢驗?zāi)澄粗芤褐惺欠窈蠸,下列操作最合理的是 (　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化鋇溶液
B.加入氯化鋇溶液
C.加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液
D.先用鹽酸酸化,若有沉淀,則過濾,濾液中再加氯化鋇溶液
答案　D
解析　檢驗?zāi)橙芤褐惺欠窈蠸的方法:先用鹽酸酸化(若有沉淀,過濾),再加氯化鋇溶液,若有白色沉淀,說明有S。
2.某溶液中可能含有的陰離子有S等,為了檢驗其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,還需要的試劑是(提示:硝酸具有很強的氧化性) (　　)
A.鹽酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
答案　A
解析　只加可溶性鋇鹽如BaCl2溶液等,如果不加酸酸化,C的檢驗,且HNO3會氧化S,即不能加HNO3,所以應(yīng)先加鹽酸酸化,排除C或Ag+等離子的干擾,然后加入BaCl2溶液,若出現(xiàn)白色沉淀,說明溶液中含有S。
3.為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序 (　　)
①過濾?、诩舆^量NaOH溶液?、奂舆m量鹽酸 ④加過量Na2CO3溶液?、菁舆^量BaCl2溶液
A.④②⑤ B.④②⑤①③
C.②⑤④①③ D.⑤②①③
答案　C
解析　除去Mg2+選OH-,加過量的BaCl2溶液來除去S以后,過量的Ba2+和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,過量的OH-和C必須通過加適量的鹽酸來除去。因此,操作⑤必須在操作④之前,過濾操作必須在加入適量鹽酸之前進行。
【題后歸納】　粗鹽提純的實驗設(shè)計
(1)試劑加入的順序:Na2CO3溶液加入順序在BaCl2溶液之后,加入鹽酸在過濾之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和過量的Ba2+,過濾后再加入過量的鹽酸,目的是除去過量的OH-、C。
(2)除雜方案
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)硫酸根離子的檢驗
1.某溶液中滴入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,則該溶液中 (　　)
A.可能有S或Ag+ B.一定有S
C.一定無Ag+ D.可能有C
答案　A
解析　某溶液中滴入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,則沉淀為硫酸鋇或氯化銀,故原溶液中可能含有S或Ag+。
2.已知硝酸有強氧化性。向盛有某鹽溶液的試管中滴入幾滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X),再向試管中加入足量鹽酸并充分振蕩,靜置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有關(guān)說法正確的是 (　　)
A.X可能是BaSO3
B.X是BaCO3
C.Y與X的成分不可能相同
D.該鹽溶液中一定含有S
答案　A
解析　A項,若X是BaSO3,加入足量鹽酸,N在酸性條件下具有強氧化性,會將BaSO3氧化成BaSO4,溶液中仍有沉淀;B項,若X是BaCO3,加入足量鹽酸,發(fā)生反應(yīng):BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,溶液中沒有沉淀;C項,若X是BaSO4,加入足量鹽酸,沉淀不溶解,所以沉淀Y還是BaSO4;D項,該鹽溶液中若含有S,沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4,該鹽溶液中不一定含有S。
3.某同學進行了如圖所示的實驗,由實驗現(xiàn)象得到的結(jié)論中正確的是 (　　)
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　能夠與氯化鋇反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的沉淀的離子有S或Ag+,由于步驟①中加入氯化鋇溶液,引進了Cl-,步驟③也無法確定是否存在氯離子,所以無法確定原溶液中一定存在的離子。
4.為精制食鹽,需除去粗鹽水中的Ca2+、S和Mg2+,下列說法正確的是 (　　)
粗鹽水濾液aNaCl
A.①②③依次是加入過量的NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液
B.取濾液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產(chǎn)生,則說明S沒有除盡
C.加入稀鹽酸初期,溶液中無明顯現(xiàn)象,后期則會生成無色氣體
D.用蒸發(fā)結(jié)晶法從NaCl溶液中得到氯化鈉固體時,應(yīng)在溶液蒸干后再停止加熱
答案　C
解析　碳酸鈉主要除掉鈣離子和多加入的鋇離子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,A錯誤;取濾液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產(chǎn)生,可能生成了碳酸鋇沉淀,不能說明S沒有除盡,B錯誤;加入稀鹽酸初期,溶液中無明顯現(xiàn)象,主要是氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水,后期則會生成無色氣體,主要是碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、二氧化碳和水,C正確;用蒸發(fā)結(jié)晶法從NaCl溶液中得到氯化鈉固體時,應(yīng)在得到大量晶體后停止加熱,利用余熱蒸干,D錯誤。
(二)硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
5.下列關(guān)于濃硫酸與稀硫酸的說法,不正確的是 (　　)
A.濃硫酸有脫水性,稀硫酸沒有脫水性
B.濃硫酸有氧化性,稀硫酸沒有氧化性
C.濃硫酸和稀硫酸都有酸性
D.常溫下,濃硫酸和稀硫酸都不能與銅反應(yīng)
答案　B
解析　濃硫酸可按水分子中氫氧原子數(shù)的比(2∶1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子,具有脫水性,而稀硫酸沒有脫水性,A正確;稀硫酸有氧化性,稀硫酸與活潑金屬反應(yīng)時,H+表現(xiàn)氧化性,發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,B錯誤;濃硫酸和稀硫酸在與金屬單質(zhì)的反應(yīng)中均能提供硫酸根離子,生成相應(yīng)的硫酸鹽,從而表現(xiàn)酸性,C正確;銅屬于不活潑金屬,不能與稀硫酸反應(yīng),而銅與濃硫酸的反應(yīng)需要在加熱條件下才能進行,常溫下不反應(yīng),D正確。
6.用如圖所示實驗裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應(yīng)。下列實驗中,不合理的是 (　　)
A.上下移動①中的銅絲可控制生成SO2的量
B.②中選用品紅溶液驗證SO2的生成
C.③中選用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.為確認有CuSO4生成,向①中加水,觀察顏色變化
答案　D
解析　因為①中含有大量濃硫酸,所以應(yīng)該冷卻后把①中上層溶液慢慢倒入盛有水的燒杯中,D錯誤。
7.我國工業(yè)上主要以黃鐵礦為原料來生產(chǎn)硫酸,其工藝流程如圖:
下列說法錯誤的是 (　　)
A.煅燒黃鐵礦發(fā)生的反應(yīng)為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
B.二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物
C.二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是不可逆反應(yīng)
D.三氧化硫制硫酸的化學方程式為SO3+H2O===H2SO4
答案　C
解析　二氧化硫、三氧化硫均可以與堿反應(yīng)生成鹽和水,都是酸性氧化物,B項正確;二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是可逆反應(yīng),C項錯誤;三氧化硫與水發(fā)生化合反應(yīng)生成硫酸,D項正確。
8.濃硫酸分別與三種鈉鹽反應(yīng),現(xiàn)象如圖。下列分析正確的是 (　　)
A.對比①和②可以說明還原性:Br->Cl-
B.①和③相比可說明氧化性:Br2>SO2
C.②中試管口白霧是HCl遇水蒸氣所致,說明酸性:H2SO4>HCl
D.③中濃H2SO4被還原成SO2
答案　A
解析　A項,反應(yīng)①生成的紅棕色氣體是溴蒸氣,反應(yīng)②白霧是氯化氫氣體形成的鹽酸小液滴,說明濃硫酸能將溴離子氧化成溴單質(zhì),而不能將氯離子氧化成氯氣,說明還原性:Br->Cl-;B項,反應(yīng)③生成的是二氧化硫氣體,屬于非氧化還原反應(yīng),而且亞硫酸鈉與溴化鈉不是同一類型;C項,白霧說明氯化氫易揮發(fā);D項,反應(yīng)③生成的二氧化硫來自Na2SO3,屬于非氧化還原反應(yīng)。
9.為了驗證鐵(一定量)與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的成分,某小組利用如圖所示裝置(可重復使用)進行實驗(尾氣處理省略)。
請回答下列問題:
(1)常溫下,鐵遇濃硫酸會鈍化,鈍化屬于　　　　　　　　　　　
(填“物理”或“化學”)變化。
(2)氣流從左至右,裝置連接順序為A→　　→　　→B→　　→　　→　　。
(3)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　,
裝置F的作用是　　　　　　　　　　　　。
(4)已知濃硫酸已全部加入圓底燒瓶中。隨著反應(yīng)的進行,濃硫酸濃度變小,裝置B、D共增重48.0 g,則剛產(chǎn)生H2時硫酸的濃度為　　　　　　(反應(yīng)結(jié)束后圓底燒瓶中溶液體積為100 mL)。
答案　(1)化學　(2)B　D　E　C　F
(3)2Mn+4H+　檢驗C中是否有水生成
(4)3.4 mol·L-1
解析　(1)常溫下,鐵遇濃硫酸會鈍化,鈍化是在鐵表面形成一層氧化膜,屬于化學變化。(2)先用品紅溶液檢驗二氧化硫,用酸性高錳酸鉀溶液除二氧化硫,再用品紅驗證二氧化硫是否除盡,用濃硫酸干燥氣體、通入灼熱氧化銅、用無水硫酸銅檢驗是否有水生成,若氧化銅變紅、無水硫酸銅變藍,說明有氫氣生成;氣流從左至右,裝置連接順序為A→B→D→B→E→C→F。(3)裝置D中二氧化硫被酸性高錳酸鉀溶液氧化為S,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Mn+4H+。(4)裝置B、D共增重48.0 g,說明反應(yīng)生成48 g SO2,開始產(chǎn)生H2前的總反應(yīng)為2Fe+6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,反應(yīng)消耗硫酸的物質(zhì)的量為×2=1.5 mol,則剛產(chǎn)生H2時硫酸的濃度為=3.4 mol·L-1。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.(2023·北京卷)蔗糖與濃硫酸發(fā)生作用的過程如圖所示。
下列關(guān)于該過程的分析不正確的是 (　　)
A.過程①白色固體變黑,主要體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性
B.過程②固體體積膨脹,與產(chǎn)生的大量氣體有關(guān)
C.過程中產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體,體現(xiàn)了濃硫酸的酸性
D.過程中蔗糖分子發(fā)生了化學鍵的斷裂
答案　C
解析　濃硫酸具有脫水性,能將有機物中的H原子和O原子按2∶1的比例脫除,蔗糖中加入濃硫酸,白色固體變黑,體現(xiàn)濃硫酸的脫水性,A正確;濃硫酸脫水過程中釋放大量熱,此時發(fā)生反應(yīng)C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O,產(chǎn)生大量氣體,使固體體積膨脹,B正確;濃硫酸與碳反應(yīng)生成的SO2能使品紅溶液褪色,硫元素化合價由+6價→+4價,體現(xiàn)濃硫酸的強氧化性,C錯誤;該過程中,蔗糖脫水生成碳,發(fā)生化學反應(yīng),發(fā)生了化學鍵的斷裂,D正確。
11.向一定體積的濃H2SO4中加入0.5 mol Zn后并加熱,充分反應(yīng)后Zn完全溶解,同時收集到兩種氣體。下列說法中不正確的是 (　　)
A.收集到的氣體是SO2和H2
B.收集到的氣體在標準狀況下的體積約為11.2 L
C.溶解過程轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA
D.該反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性和吸水性
答案　D
解析　先發(fā)生Zn+2H2SO4(濃)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,濃硫酸變稀后發(fā)生Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。收集到的氣體是SO2和H2,故A正確;由化學方程式可知,0.5 mol Zn產(chǎn)生0.5 mol氣體,收集到的氣體在標準狀況下的體積約為11.2 L,故B正確;1 mol Zn反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子,溶解0.5 mol Zn轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA,故C正確;該反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性和酸性,故D錯誤。
12.探究金屬與過量濃硫酸反應(yīng)的裝置(固定裝置已略去)如下圖所示。關(guān)于實驗操作或敘述錯誤的是 (　　)
A.上下抽動銅絲,可控制反應(yīng)隨時發(fā)生或停止
B.e中可以選用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液
C.其他條件不變,用鐵絲代替銅絲,c、d中兩次實驗現(xiàn)象相同
D.為確定a中白色固體是否是硫酸銅,可向冷卻后的試管中注入水,振蕩后觀察現(xiàn)象
答案　D
解析　由實驗裝置,a裝置中銅絲與濃硫酸加熱,發(fā)生反應(yīng)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O,裝置b中的濃硫酸可除去水蒸氣,c裝置中黑色的CuO固體顏色無明顯變化,說明沒有H2產(chǎn)生,SO2能使品紅溶液褪色,所以d裝置中品紅溶液紅色褪去,e為尾氣處理裝置。A項,上下抽動銅絲,可控制濃硫酸與銅絲接觸與否,從而控制反應(yīng)的發(fā)生與停止;B項,e為尾氣處理裝置,用于吸收SO2,SO2是酸性氣體,具有還原性,可用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收;C項,用鐵絲代替銅絲,其他條件不變,鐵絲與濃硫酸加熱產(chǎn)生SO2,濃硫酸過量不產(chǎn)生氫氣,則c、d中兩次實驗現(xiàn)象相同;D項,裝置a中反應(yīng)后的溶液中含有濃硫酸,所以確定a中白色固體是否是硫酸銅時,應(yīng)將a裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁緩緩倒入盛有水的燒杯中,并不斷攪拌,觀察溶液是否變藍。
13.某化學興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng),用如圖所示裝置進行有關(guān)實驗。實驗中甲同學將a g Cu片和12 mL 18 mol·L-1濃硫酸放入圓底燒瓶中加熱,直到反應(yīng)完畢,最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有一定量的 H2SO4和Cu剩余。
請回答下列問題:
(1)寫出Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)裝置D內(nèi)盛品紅溶液,當C中氣體集滿后,D中有可能觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　。實驗裝置中有可能造成環(huán)境污染,試用最簡單的方法解決(實驗用品自選)　　　　　　　　　　　　 　　。
(3)裝置B的作用是貯存多余的氣體。當D處有明顯現(xiàn)象后,關(guān)閉旋塞K,移去酒精燈,但由于余熱的作用,A處仍有氣體產(chǎn)生,此時B裝置中的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)F中應(yīng)放置的液體是　　　　(填字母序號)。
A.飽和Na2SO3溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.濃溴水 D.飽和NaHSO3溶液
(5)燒瓶中有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解,你認為原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)下列足量藥品能夠用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是　　　　(填字母序號)。
A.Fe粉　B.BaCl2溶液　C.Ag　D.Na2CO3溶液
(7)甲同學向A中反應(yīng)后的溶液中通入一種氣體單質(zhì),使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液,請問該氣體單質(zhì)是　　　　　　(填名稱),化學反應(yīng)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品紅溶液褪色　將浸有NaOH溶液的棉花團塞在D試管口
(3)F中液面下降,長頸漏斗中液面上升
(4)D　(5)隨著反應(yīng)的進行,濃硫酸的濃度不斷減小,稀硫酸與Cu不反應(yīng)
(6)AD　(7)氧氣(或臭氧)　2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O
解析　濃硫酸與Cu反應(yīng)產(chǎn)生的SO2,可以使品紅溶液褪色,SO2可以用NaOH溶液吸收。B裝置的作用是貯存多余的氣體,所以F中應(yīng)盛放飽和NaHSO3溶液,以減少SO2的溶解。隨著反應(yīng)的進行,濃硫酸的濃度逐漸減小,稀硫酸與Cu不反應(yīng),所以雖然有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解。要證明反應(yīng)后的圓底燒瓶中有剩余酸存在,即證明有H+存在,不能使用BaCl2溶液和Ag。要使Cu片全部溶解,應(yīng)該加入氧化劑,通入的單質(zhì)氣體應(yīng)為O2或O3,可不引入新的雜質(zhì)。(共59張PPT)
第一節(jié)　硫及其化佫物
基礎(chǔ)課時 硫酸及硫酸根離子的檢驗
2
第五章
化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素
1.結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究,了解硫酸的主要性質(zhì)。
2.能列舉、描述、辨識硫酸的物理和化學性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。
3.能根據(jù)硫酸根離子的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計硫酸根離子的檢驗方案。
學習目標
一、硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
二、硫酸根離子的檢驗
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
對點訓練
(一)知識梳理
1.硫酸的用途
(1)重要的化工原料,可用于制______、______、炸藥、染料、鹽類等。
(2)用于精煉石油、金屬加工前的酸洗及制取各種揮發(fā)性酸、作干燥劑等。
化肥
農(nóng)藥
2.硫酸的工業(yè)制法
硫酸是重要的化工原料,可用于生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、炸藥、染料和鹽類等,工業(yè)上一般以______或其他__________ (如黃鐵礦)為原料來制備硫酸。
工業(yè)制備硫酸工藝中常用98.3%濃硫酸而不用水吸收SO3,因為SO3與H2O劇烈反應(yīng)放熱,易產(chǎn)生酸霧,影響SO3的吸收。
硫黃
含硫礦物
SO2
SO3
3.硫酸的性質(zhì)
(1)物理性質(zhì)
純凈的硫酸是無色黏稠狀液體,密度比水大(實驗室通常用的濃H2SO4的質(zhì)量分數(shù)為98.3%,密度為1.84 g·cm-3),能與水以任意比混合,沸點高,難揮發(fā)。稀釋濃硫酸時應(yīng)將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不斷攪拌。
(2)稀硫酸的性質(zhì)
硫酸在水里電離方程式為____________________,稀硫酸具有____的通性,能使石蕊溶液______。
H2SO4===2H++S
酸
變紅
寫出稀硫酸與下列物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式。
①活潑金屬Fe:____________________________;
②金屬氧化物CuO:________________________;
③堿Mg(OH)2:____________________________;
④鹽Na2CO3:_____________________________。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
CuO+2H+===Cu2++H2O
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
2H++C===H2O+CO2↑
(3)濃硫酸的特性
①吸水性
濃硫酸能夠吸收氣體、液體中的水分子及固體中的結(jié)晶水,故常用作________。
②脫水性
濃硫酸能將蔗糖、紙張、棉布和木材等有機物中的氫元素和氧元素按____________脫去。
如向蔗糖中加入濃硫酸時,蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,形成______固體,并放出__________氣味的氣體。
干燥劑
水的組成比
黑色
有刺激性
③強氧化性
a.濃硫酸能氧化大多數(shù)金屬單質(zhì),生成高價態(tài)金屬的硫酸鹽,本身一般被還原為SO2,如濃硫酸與銅反應(yīng)。
實驗操作
實驗現(xiàn)象 a試管中銅絲表面______,有氣泡生成;b試管中的溶液逐漸變?yōu)開_____;將a試管里的溶液______________,溶液呈藍色
實驗結(jié)論 在加熱條件下,Cu與濃硫酸反應(yīng),化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O。在該反應(yīng)中,濃硫酸是_______,銅是________
變黑
無色
慢慢倒入水中
氧化劑
還原劑
b.濃硫酸能氧化部分非金屬單質(zhì)(如碳、磷等)生成高價態(tài)的氧化物或含氧酸,本身被還原為SO2。如與木炭反應(yīng):________________________________________。
2H2SO4(濃)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O
4.幾種常見的硫酸鹽
名稱 重要性質(zhì) 主要用途
硫酸鈣 制作各種模型和醫(yī)療繃帶;調(diào)節(jié)水泥的硬化速率
硫酸鋇 又稱重晶石,(BaSO4)不溶于水和酸,且不容易被X射線透過 用作消化系統(tǒng)X射線檢查的內(nèi)服藥劑,俗稱“_____”
硫酸銅 檢驗水的存在;制作“波爾多液”
鋇餐
(二)問題探究
問題1　硫酸制備過程主要為制氣、氧化和吸收三過程。你能寫出各階段的反應(yīng)方程式嗎
問題2　濃硫酸可以做干燥劑,不能干燥哪些氣體 甲同學認為SO2具有還原性,不能使用濃硫酸干燥,他的說法是否正確
提示　濃硫酸做干燥劑,不可干燥堿性氣體(如NH3)和某些還原性氣體(如HBr、HI、H2S等)。不正確,因為二氧化硫與濃硫酸中硫元素的化合價相鄰,不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),可以使用濃硫酸干燥二氧化硫。
問題3　蔗糖和濃硫酸的“黑面包”實驗中,能說明濃硫酸表現(xiàn)什么性質(zhì)
提示　蔗糖(C12H22O11)變黑說明有碳生成,體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性;體積膨脹,呈疏松多孔狀,說明有大量氣體產(chǎn)生,刺激性氣味的氣體可能是SO2,說明炭可能和濃硫酸發(fā)生了反應(yīng),體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性。
問題4　用足量的銅片與含2 mol H2SO4的濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)能否得到 1 mol SO2 如果把銅片換為鋅片,得到什么氣體 請說明理由。
提示　不能。隨著反應(yīng)進行,硫酸濃度降低到一定程度后,與銅不反應(yīng)。如果把銅片換為鋅片,會得到SO2和H2的混合氣體,因為濃硫酸和鋅反應(yīng)生成SO2,濃硫酸變成稀硫酸后,鋅和稀硫酸反應(yīng)生成H2。
【探究歸納】
濃硫酸具有強氧化性是因為硫酸分子中+6價的硫元素具有很強的得電子能力,反應(yīng)一般被還原為SO2,若再生成硫酸鹽,還會同時體現(xiàn)酸性。稀硫酸是H+得電子(氧化性:H+>S),其與活潑金屬反應(yīng)時還原產(chǎn)物為H2。
1.通常情況下,以下氣體不能用濃硫酸干燥的是 (　　)
A.SO2 B.Cl2
C.HCl D.H2S
解析　濃硫酸具有強氧化性,不能用于干燥某些還原性氣體。
D
2.下列有關(guān)濃硫酸的敘述正確的是 (　　)
A.在濃硫酸與鋅片共熱的反應(yīng)中,濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性
B.濃硫酸與金屬活動性順序中排在氫后面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為SO2,與氫前面的金屬反應(yīng)生成的氣體一般為H2
C.濃硫酸具有吸水性,可以干燥NH3等氣體
D.H2SO4是不揮發(fā)性強酸,硫化氫是揮發(fā)性弱酸,所以可用濃硫酸與FeS反應(yīng)制取H2S氣體
A
解析　在濃硫酸與鋅片共熱的反應(yīng)中生成物是硫酸鋅、二氧化硫和水,因此濃硫酸既表現(xiàn)出強氧化性又表現(xiàn)出酸性,故A正確;濃硫酸具有強氧化性,與金屬反應(yīng)得不到氫氣,故B錯誤;氨氣屬于堿性氣體,能被濃硫酸吸收,所以不能用濃硫酸干燥,故C錯誤;濃硫酸具有強氧化性,能夠氧化硫化氫,不能用濃硫酸制取硫化氫,故D錯誤。
3.探究銅和濃硫酸的反應(yīng),下列裝置或操作錯誤的是 (　　)
A.上下移動裝置甲中的銅絲可控制生成SO2的量
B.裝置乙可用于收集SO2氣體
C.為確認甲中有CuSO4生成,將試管中的液體倒入裝置丙中稀釋,觀察顏色
D.利用裝置丁將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可析出CuSO4·5H2O
B
解析　二氧化硫的密度比空氣的大,因此用裝置乙收集二氧化硫時,應(yīng)長進短出,B符合題意;將試管中的液體倒入裝置丙中,若變藍,則有硫酸銅生成,C不符合題意;利用裝置丁將硫酸銅溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,可析出硫酸銅晶體,D不符合題意。
二、硫酸根離子的檢驗
對點訓練
(一)知識梳理
1.實驗探究硫酸根離子的檢驗
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀不溶解 先生成白色沉淀,加入稀鹽酸后沉淀溶解,且有氣泡產(chǎn)生
離子 方程式 Ba2++C===BaCO3↓;
_______________________________
實驗 結(jié)論 S與Ba2+反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的____________________ C與Ba2+反應(yīng)生成的白色沉淀BaCO3可溶于稀鹽酸
Ba2++S===BaSO4↓
BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑
白色BaSO4沉淀
2.硫酸根離子的檢驗
白色沉淀
Ag+
C
3.S檢驗的應(yīng)用——粗鹽提純
若除去粗鹽中雜質(zhì)(硫酸鹽、CaCl2、MgCl2),將選用的試劑及反應(yīng)的離子方程式填入下表:
雜質(zhì) 加入的試劑 離子方程式
硫酸鹽
CaCl2
MgCl2
氯化鋇溶液
Ba2++S===BaSO4↓
碳酸鈉溶液
Ca2++C===CaCO3↓
燒堿溶液
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
(二)互動探究
某亞硫酸鈉試劑已部分被氧化,為確定它的純度,要進行如下實驗:
①取樣品W1 g;②將樣品溶解;③給溶液加入稍過量的鹽酸酸化的BaCl2溶液;
④過濾、洗滌、干燥沉淀,稱其質(zhì)量為W2 g。
【問題討論】
問題1　BaCl2要用鹽酸酸化的原因是什么
提示　防止BaSO3沉淀的產(chǎn)生而引起誤差。
問題2　BaCl2溶液要稍過量的原因是什么
提示　使試樣中的S完全轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀。
問題3　判斷操作③是否完成的方法是什么
提示　將混合液靜置,取上層清液少許,繼續(xù)滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀生成,則操作完成。
問題4　判斷沉淀是否洗凈的方法是什么
提示　取最后一次洗滌液少許,滴加AgNO3溶液,若無沉淀出現(xiàn),則已洗凈,反之則未洗凈。
【探究歸納】　硫酸根離子的檢驗方法
1.檢驗?zāi)澄粗芤褐惺欠窈蠸,下列操作最合理的是(　　)
A.先加稀硫酸酸化,再加氯化鋇溶液
B.加入氯化鋇溶液
C.加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液
D.先用鹽酸酸化,若有沉淀,則過濾,濾液中再加氯化鋇溶液
解析　檢驗?zāi)橙芤褐惺欠窈蠸的方法:先用鹽酸酸化(若有沉淀,過濾),再加氯化鋇溶液,若有白色沉淀,說明有S。
D
2.某溶液中可能含有的陰離子有S等,為了檢驗其中是否含有S,除使用BaCl2溶液外,還需要的試劑是(提示:硝酸具有很強的氧化性)(　　)
A.鹽酸 B.NaOH
C.硫酸 D.硝酸
解析　只加可溶性鋇鹽如BaCl2溶液等,如果不加酸酸化,C的檢驗,且HNO3會氧化S,即不能加HNO3,所以應(yīng)先加鹽酸酸化,排除C或Ag+等離子的干擾,然后加入BaCl2溶液,若出現(xiàn)白色沉淀,說明溶液中含有S。
A
3.為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、S及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序(　　)
①過濾?、诩舆^量NaOH溶液?、奂舆m量鹽酸 ④加過量Na2CO3溶液　
⑤加過量BaCl2溶液
A.④②⑤ B.④②⑤①③
C.②⑤④①③ D.⑤②①③
解析　除去Mg2+選OH-,加過量的BaCl2溶液來除去S以后,過量的Ba2+和Ca2+一起用Na2CO3溶液除去,過量的OH-和C必須通過加適量的鹽酸來除去。因此,操作⑤必須在操作④之前,過濾操作必須在加入適量鹽酸之前進行。
C
【題后歸納】　粗鹽提純的實驗設(shè)計
(1)試劑加入的順序:Na2CO3溶液加入順序在BaCl2溶液之后,加入鹽酸在過濾之后。Na2CO3溶液在BaCl2溶液后加入的目的是除去Ca2+和過量的Ba2+,過濾后再加入過量的鹽酸,目的是除去過量的OH-、C。
(2)除雜方案
課后鞏固訓練
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)硫酸根離子的檢驗
1.某溶液中滴入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,則該溶液中(　　)
A.可能有S或Ag+ B.一定有S
C.一定無Ag+ D.可能有C
A
解析　某溶液中滴入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再滴入稀硝酸,沉淀不溶解,則沉淀為硫酸鋇或氯化銀,故原溶液中可能含有S或Ag+。
2.已知硝酸有強氧化性。向盛有某鹽溶液的試管中滴入幾滴Ba(NO3)2溶液得到白色沉淀(X),再向試管中加入足量鹽酸并充分振蕩,靜置后仍存在白色沉淀(Y)。下列有關(guān)說法正確的是 (　　)
A.X可能是BaSO3
B.X是BaCO3
C.Y與X的成分不可能相同
D.該鹽溶液中一定含有S
A
解析　A項,若X是BaSO3,加入足量鹽酸,N在酸性條件下具有強氧化性,會將BaSO3氧化成BaSO4,溶液中仍有沉淀;B項,若X是BaCO3,加入足量鹽酸,發(fā)生反應(yīng):BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,溶液中沒有沉淀;C項,若X是BaSO4,加入足量鹽酸,沉淀不溶解,所以沉淀Y還是BaSO4;D項,該鹽溶液中若含有S,沉淀X是BaSO3、沉淀Y是BaSO4,該鹽溶液中不一定含有S。
3.某同學進行了如圖所示的實驗,由實驗現(xiàn)象得到的結(jié)論中正確的是 (　　)
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　能夠與氯化鋇反應(yīng)生成不溶于稀鹽酸的沉淀的離子有S或Ag+,由于步驟①中加入氯化鋇溶液,引進了Cl-,步驟③也無法確定是否存在氯離子,所以無法確定原溶液中一定存在的離子。
D
4.為精制食鹽,需除去粗鹽水中的Ca2+、S和Mg2+,下列說法正確的是(　　)
A.①②③依次是加入過量的NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液
B.取濾液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產(chǎn)生,則說明S沒有除盡
C.加入稀鹽酸初期,溶液中無明顯現(xiàn)象,后期則會生成無色氣體
D.用蒸發(fā)結(jié)晶法從NaCl溶液中得到氯化鈉固體時,應(yīng)在溶液蒸干后再停止加熱
C
解析　碳酸鈉主要除掉鈣離子和多加入的鋇離子,因此Na2CO3要加在BaCl2溶液后面,A錯誤;取濾液a,加入BaCl2溶液,若有白色沉淀產(chǎn)生,可能生成了碳酸鋇沉淀,不能說明S沒有除盡,B錯誤;加入稀鹽酸初期,溶液中無明顯現(xiàn)象,主要是氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水,后期則會生成無色氣體,主要是碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、二氧化碳和水,C正確;用蒸發(fā)結(jié)晶法從NaCl溶液中得到氯化鈉固體時,應(yīng)在得到大量晶體后停止加熱,利用余熱蒸干,D錯誤。
(二)硫酸的性質(zhì)及工業(yè)制法
5.下列關(guān)于濃硫酸與稀硫酸的說法,不正確的是(　　)
A.濃硫酸有脫水性,稀硫酸沒有脫水性
B.濃硫酸有氧化性,稀硫酸沒有氧化性
C.濃硫酸和稀硫酸都有酸性
D.常溫下,濃硫酸和稀硫酸都不能與銅反應(yīng)
B
解析　濃硫酸可按水分子中氫氧原子數(shù)的比(2∶1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子,具有脫水性,而稀硫酸沒有脫水性,A正確;稀硫酸有氧化性,稀硫酸與活潑金屬反應(yīng)時,H+表現(xiàn)氧化性,發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,B錯誤;濃硫酸和稀硫酸在與金屬單質(zhì)的反應(yīng)中均能提供硫酸根離子,生成相應(yīng)的硫酸鹽,從而表現(xiàn)酸性,C正確;銅屬于不活潑金屬,不能與稀硫酸反應(yīng),而銅與濃硫酸的反應(yīng)需要在加熱條件下才能進行,常溫下不反應(yīng),D正確。
6.用如圖所示實驗裝置(夾持儀器已略去)探究銅絲與過量濃硫酸的反應(yīng)。下列實驗中,不合理的是 (　　)
A.上下移動①中的銅絲可控制生成SO2的量
B.②中選用品紅溶液驗證SO2的生成
C.③中選用NaOH溶液吸收多余的SO2
D.為確認有CuSO4生成,向①中加水,觀察顏色變化
D
解析　因為①中含有大量濃硫酸,所以應(yīng)該冷卻后把①中上層溶液慢慢倒入盛有水的燒杯中,D錯誤。
7.我國工業(yè)上主要以黃鐵礦為原料來生產(chǎn)硫酸,其工藝流程如圖:
下列說法錯誤的是 (　　)
A.煅燒黃鐵礦發(fā)生的反應(yīng)為4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
B.二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物
C.二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是不可逆反應(yīng)
D.三氧化硫制硫酸的化學方程式為SO3+H2O===H2SO4
解析　二氧化硫、三氧化硫均可以與堿反應(yīng)生成鹽和水,都是酸性氧化物,B項正確;二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是可逆反應(yīng),C項錯誤;三氧化硫與水發(fā)生化合反應(yīng)生成硫酸,D項正確。
C
8.濃硫酸分別與三種鈉鹽反應(yīng),現(xiàn)象如圖。下列分析正確的是 (　　)
A.對比①和②可以說明還原性:Br->Cl-
B.①和③相比可說明氧化性:Br2>SO2
C.②中試管口白霧是HCl遇水蒸氣所致,說明酸性:H2SO4>HCl
D.③中濃H2SO4被還原成SO2
A
解析　A項,反應(yīng)①生成的紅棕色氣體是溴蒸氣,反應(yīng)②白霧是氯化氫氣體形成的鹽酸小液滴,說明濃硫酸能將溴離子氧化成溴單質(zhì),而不能將氯離子氧化成氯氣,說明還原性:Br->Cl-;B項,反應(yīng)③生成的是二氧化硫氣體,屬于非氧化還原反應(yīng),而且亞硫酸鈉與溴化鈉不是同一類型;C項,白霧說明氯化氫易揮發(fā);D項,反應(yīng)③生成的二氧化硫來自Na2SO3,屬于非氧化還原反應(yīng)。
9.為了驗證鐵(一定量)與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的成分,某小組利用如圖所示裝置(可重復使用)進行實驗(尾氣處理省略)。
請回答下列問題:
(1)常溫下,鐵遇濃硫酸會鈍化,鈍化屬于　　　 (填“物理”或“化學”)變化。
(2)氣流從左至右,裝置連接順序為A→　　→　　→B→　　→　　→　　。
(3)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　, 裝置F的作用是
　　　　　　　　　　　　。
(4)已知濃硫酸已全部加入圓底燒瓶中。隨著反應(yīng)的進行,濃硫酸濃度變小,裝置B、D共增重48.0 g,則剛產(chǎn)生H2時硫酸的濃度為　　　　　　(反應(yīng)結(jié)束后圓底燒瓶中溶液體積為100 mL)。
化學
B
D
E
C
F
2Mn+4H+　
檢驗C中是否有水生成
3.4 mol·L-1
解析　(1)常溫下,鐵遇濃硫酸會鈍化,鈍化是在鐵表面形成一層氧化膜,屬于化學變化。(2)先用品紅溶液檢驗二氧化硫,用酸性高錳酸鉀溶液除二氧化硫,再用品紅驗證二氧化硫是否除盡,用濃硫酸干燥氣體、通入灼熱氧化銅、用無水硫酸銅檢驗是否有水生成,若氧化銅變紅、無水硫酸銅變藍,說明有氫氣生成;氣流從左至右,裝置連接順序為A→B→D→B→E→C→F。(3)裝置D中二氧化硫被酸性高錳酸鉀溶液氧化為S,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Mn+4H+。(4)裝置B、D共增重48.0 g,說明反應(yīng)生成48 g SO2,開始產(chǎn)生H2前的總反應(yīng)為2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O,反應(yīng)消耗硫酸的物質(zhì)的量為×2=1.5 mol,則剛產(chǎn)生H2時硫酸的濃度為=3.4 mol·L-1。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.(2023·北京卷)蔗糖與濃硫酸發(fā)生作用的過程如圖所示。
下列關(guān)于該過程的分析不正確的是 (　　)
A.過程①白色固體變黑,主要體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性
B.過程②固體體積膨脹,與產(chǎn)生的大量氣體有關(guān)
C.過程中產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體,體現(xiàn)了濃硫酸的酸性
D.過程中蔗糖分子發(fā)生了化學鍵的斷裂
C
解析　濃硫酸具有脫水性,能將有機物中的H原子和O原子按2∶1的比例脫除,蔗糖中加入濃硫酸,白色固體變黑,體現(xiàn)濃硫酸的脫水性,A正確;濃硫酸脫水過程中釋放大量熱,此時發(fā)生反應(yīng)C+2H2SO4(濃) CO2↑+2SO2↑+2H2O,產(chǎn)生大量氣體,使固體體積膨脹,B正確;濃硫酸與碳反應(yīng)生成的SO2能使品紅溶液褪色,硫元素化合價由+6價→+4價,體現(xiàn)濃硫酸的強氧化性,C錯誤;該過程中,蔗糖脫水生成碳,發(fā)生化學反應(yīng),發(fā)生了化學鍵的斷裂,D正確。
11.向一定體積的濃H2SO4中加入0.5 mol Zn后并加熱,充分反應(yīng)后Zn完全溶解,同時收集到兩種氣體。下列說法中不正確的是 (　　)
A.收集到的氣體是SO2和H2
B.收集到的氣體在標準狀況下的體積約為11.2 L
C.溶解過程轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA
D.該反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性和吸水性
D
解析　先發(fā)生Zn+2H2SO4(濃)===ZnSO4+SO2↑+2H2O,濃硫酸變稀后發(fā)生Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。收集到的氣體是SO2和H2,故A正確;由化學方程式可知,0.5 mol Zn產(chǎn)生0.5 mol氣體,收集到的氣體在標準狀況下的體積約為11.2 L,故B正確;1 mol Zn反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 mol電子,溶解0.5 mol Zn轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA,故C正確;該反應(yīng)體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性和酸性,故D錯誤。
12.探究金屬與過量濃硫酸反應(yīng)的裝置(固定裝置已略去)如下圖所示。關(guān)于實驗操作或敘述錯誤的是 (　　)
A.上下抽動銅絲,可控制反應(yīng)隨時發(fā)生或停止
B.e中可以選用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液
C.其他條件不變,用鐵絲代替銅絲,c、d中兩次實驗現(xiàn)象相同
D.為確定a中白色固體是否是硫酸銅,可向冷卻后的試管中注入水,振蕩后觀察現(xiàn)象
D
解析　由實驗裝置,a裝置中銅絲與濃硫酸加熱,發(fā)生反應(yīng)Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O,裝置b中的濃硫酸可除去水蒸氣,c裝置中黑色的CuO固體顏色無明顯變化,說明沒有H2產(chǎn)生,SO2能使品紅溶液褪色,所以d裝置中品紅溶液紅色褪去,e為尾氣處理裝置。A項,上下抽動銅絲,可控制濃硫酸與銅絲接觸與否,從而控制反應(yīng)的發(fā)生與停止;B項,e為尾氣處理裝置,用于吸收SO2,SO2是酸性氣體,具有還原性,可用NaOH溶液或酸性KMnO4溶液吸收;C項,用鐵絲代替銅絲,其他條件不變,鐵絲與濃硫酸加熱產(chǎn)生SO2,濃硫酸過量不產(chǎn)生氫氣,則c、d中兩次實驗現(xiàn)象相同;D項,裝置a中反應(yīng)后的溶液中含有濃硫酸,所以確定a中白色固體是否是硫酸銅時,應(yīng)將a裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁緩緩倒入盛有水的燒杯中,并不斷攪拌,觀察溶液是否變藍。
13.某化學興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng),用如圖所示裝置進行有關(guān)實驗。實驗中甲同學將a g Cu片和12 mL 18 mol·L-1濃硫酸放入圓底燒瓶中加熱,直到反應(yīng)完畢,最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有一定量的 H2SO4和Cu剩余。
請回答下列問題:
(1)寫出Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學方程式:　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
(2)裝置D內(nèi)盛品紅溶液,當C中氣體集滿后,D中有可能觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　。實驗裝置中有可能造成環(huán)境污染,試用最簡單的方法解決(實驗用品自選)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
(3)裝置B的作用是貯存多余的氣體。當D處有明顯現(xiàn)象后,關(guān)閉旋塞K,移去酒精燈,但由于余熱的作用,A處仍有氣體產(chǎn)生,此時B裝置中的現(xiàn)象是
　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O
品紅溶液褪色
將浸有NaOH溶液的棉花團塞在D試管口
F中液面下降,長頸漏斗中液面上升
(4)F中應(yīng)放置的液體是　　　　(填字母序號)。
A.飽和Na2SO3溶液 B.酸性KMnO4溶液 C.濃溴水 D.飽和NaHSO3溶液
(5)燒瓶中有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解,你認為原因是_______________
__________________________________________。
(6)下列足量藥品能夠用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是　　　　(填字母序號)。
A.Fe粉　B.BaCl2溶液　C.Ag　D.Na2CO3溶液
(7)甲同學向A中反應(yīng)后的溶液中通入一種氣體單質(zhì),使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液,請問該氣體單質(zhì)是　　　　　　(填名稱),化學反應(yīng)方程式是
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
D
隨著反應(yīng)的進行,
濃硫酸的濃度不斷減小,稀硫酸與Cu不反應(yīng)
AD
氧氣(或臭氧)
2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O
解析　濃硫酸與Cu反應(yīng)產(chǎn)生的SO2,可以使品紅溶液褪色,SO2可以用NaOH溶液吸收。B裝置的作用是貯存多余的氣體,所以F中應(yīng)盛放飽和NaHSO3溶液,以減少SO2的溶解。隨著反應(yīng)的進行,濃硫酸的濃度逐漸減小,稀硫酸與Cu不反應(yīng),所以雖然有一定量的余酸,但未能使Cu完全溶解。要證明反應(yīng)后的圓底燒瓶中有剩余酸存在,即證明有H+存在,不能使用BaCl2溶液和Ag。要使Cu片全部溶解,應(yīng)該加入氧化劑,通入的單質(zhì)氣體應(yīng)為O2或O3,可不引入新的雜質(zhì)。

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