1、硫酸的工业制备浓硫酸的性质【基础达标】(40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)1(教材二次开发原创题)经营硫酸，除了要有危险化学品经营许可证，还要办理非药品类易制毒化学品经营备案证明。下列关于硫酸性质的描述中，不正确的是()A浓硫酸有强氧化性，稀硫酸也有氧化性B由于浓硫酸具有脱水性，故可用来与蔗糖反应做“黑面包”实验C稀硫酸与铁、铝反应，浓硫酸在常温下不与铁、铝反应D浓硫酸与Cu的反应中有少量黑色固体生成，可能是CuO【解析】选C。浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸中H具有氧化性，A正确；浓硫酸可将有机物中氢、氧两种元素按水的组成比脱去，使蔗糖变黑而成“黑面包”，表现了浓硫
2、酸的脱水性，B正确；浓硫酸在常温下可将铁、铝氧化，在其表面形成致密的氧化物薄膜而钝化，C错误。2.在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(如图)，按此密闭体系中气体的流向，则在A处流出的气体含有() A仅SO2BSO3、O2CSO2、O2 DSO2、SO3【解析】选C。 A处流出的是已经过热交换器预热的原料气SO2和O2。【补偿训练】某冶炼厂利用炼铜产生的SO2生产硫酸，变废为宝，化害为利。其原理是()A利用了SO2的水溶性，将SO2直接通入水中B利用了SO2的氧化性，将SO2直接通入水中C利用了SO2的氧化性，使其与O2反应而转化为SO3，再
3、与水反应D利用了SO2的还原性，使其与O2反应而转化为SO3，再与水反应【解析】选D。利用SO2生产硫酸发生的反应为SO2与O2反应生成SO3，体现SO2的还原性。3某同学通过查阅得到以下资料：材料一：BaSO4、BaSO3都难溶于水，BaSO4难溶于强酸，但BaSO3可溶于强酸，故BaSO4作为造影剂用于X射线检查，而BaSO3不能。材料二：三氯化铁与二氧化硫能发生下列反应：2FeCl3SO22H2O=FeCl2FeSO44HCl。在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入一定量的SO2，有白色沉淀生成，由此得出的结论中正确的是()A白色沉淀是BaSO3 B无法确定白色沉淀的成分C白色沉淀
4、是BaSO3和BaSO4的混合物 DFeCl3被SO2还原为FeCl2【解析】选D。由题意知BaSO3不能在酸性溶液中存在，而Fe3可以将SO2氧化为SO，自身被还原为Fe2，故沉淀为BaSO4，故只有D正确。【补偿训练】已知ZnH2SO4(稀)=ZnSO4H2、Zn2H2SO4(浓)ZnSO4SO22H2O。下列说法不正确的是 ()A浓硫酸和稀硫酸均有氧化性，所以硫酸是氧化性酸B过量的Zn在浓硫酸中反应可得SO2和H2CZn与稀硫酸反应的氧化产物是ZnSO4D不管是浓硫酸还是稀硫酸，若反应过程中被还原的H2SO4物质的量相等，则生成气体的物质的量相等【解析】选A。从反应方程式知浓硫酸和稀硫酸
5、均有氧化性，但稀硫酸不是氧化性酸，A项错误；过量的Zn在浓硫酸中反应先生成SO2，硫酸变稀后生成H2，B项正确；Zn与稀硫酸反应，被氧化，氧化产物是ZnSO4，C项正确；Zn分别与浓硫酸和稀硫酸的反应中，有1 mol H2SO4被还原时分别生成1 mol SO2和1 mol H2，D项正确。4.如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3 mL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【解析】选B。浓硫酸稀释时放出大量的热，使管内的气体膨胀，压强增大，所以U形细玻璃管
6、内水的液面左低右高。5蔗糖与浓硫酸反应的实验改进装置如图所示。下列说法错误的是()A.浓硫酸在实验过程中体现了脱水性和强氧化性B可以用足量品红溶液分离两种酸性氧化物C出现澄清石灰水变浑浊的现象，说明反应产生了CO2D虽然改进装置能够将有毒气体吸收，但仍需按要求规范操作【解析】选C。A.蔗糖遇浓硫酸炭化，体现了浓硫酸的脱水性，该反应中生成了CO2和SO2气体，体现了浓硫酸的强氧化性，故A正确；B.SO2可与品红溶液反应使品红溶液褪色，CO2与品红溶液不反应，则可以用足量品红溶液分离两种酸性氧化物，故B正确；C.CO2和SO2都能使澄清石灰水变浑浊，不能说明生成了CO2，应先排除SO2的干扰，故C
7、错误；D.该反应放热且生成的SO2有毒，所以虽然改进装置能够将有毒气体吸收，但该反应比较剧烈，产生大量气体和热量，利用上述密闭装置，如果没有按照规范添加反应物的用量，会存在危险，故D正确。6浓H2SO4在实现下列物质的转化过程中，既表现出氧化性，又表现出酸性的是()CuCuSO4CCO2FeOFe2(SO4)3Fe2O3Fe2(SO4)3ABCD【解析】选A。正确，浓硫酸表现出强氧化性，将Cu氧化为Cu2，自身还原为SO2，同时生成了盐(CuSO4)，体现了浓硫酸的酸性；只体现了浓硫酸的强氧化性；既体现了浓硫酸的强氧化性，将2价Fe氧化为3价Fe，同时又生成了盐Fe2(SO4)3，体现了浓硫酸
8、的酸性；只体现了浓硫酸的酸性。7足量的浓硫酸与m g铜完全反应，得到标准状况下n L SO2，则被还原的H2SO4是()A mol B molC g D g【解析】选D。根据Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O，得被还原的H2SO4的物质的量n(H2SO4)n(Cu) mol；n(H2SO4)n(SO2) mol。被还原的H2SO4的质量m(H2SO4) mol98 gmol1 g；m(H2SO4) mol98 gmol1 g。二、非选择题(本题包括2小题，共28分)8(18分)(2021苏州高一检测)某化学小组欲进行如下的实验探究金属与浓硫酸反应。试回答下列问题：(1)利用上图装置
9、研究铜与浓硫酸反应，反应的化学方程式为_。C装置的作用_。(2)将上述实验中的铜改为铁，在常温下进行，无明显现象，其原因是_。在加热条件下，实验的后阶段可观察到倒立的漏斗边沿有气体冒出，该气体可能为_。验证该气体的实验方案如下：装置连接顺序：X_ab_。能证明上述假设成立的实验现象是_。某学习小组经过讨论认为该实验方案还不够严谨，你认为是否合理，若合理，则不作答，若不合理，请指出不严谨之处_。【解析】(1)浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与Cu反应生成CuSO4、SO2和H2O，故化学方程式为Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；C装置的作用是吸收尾气，防止污染环境；防倒吸；(2)若
10、将上述实验中的铜改为铁，在常温下进行，无明显现象，其原因是常温下，浓硫酸使Fe钝化；在加热条件下，实验的后阶段可观察到倒立的漏斗边沿有气体冒出，实验后阶段浓硫酸变稀，与铁反应会产生氢气，所以实验后阶段可观察到倒立漏斗边缘有气体冒出，且越来越快，该气体可能为H2；若要验证该气体是氢气，根据可供选择的装置及药品，先除去二氧化硫，再吸水干燥，然后通入灼热的氧化铜，最后检验产物是水，所以装置连接顺序：Xcdefabg；若E中(硬质玻璃管)黑色粉末变红，说明生成了铜单质，同时H中(球形干燥管)固体由白色变为蓝色，说明生成了水，由此可证明上述假设成立；有不严谨之处，应在h之后添加一个盛装碱石灰的球形干燥管
11、。答案：(1)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O吸收尾气，防止污染环境；防倒吸(2)常温下，浓硫酸使Fe钝化H2cdefgE中固体由黑色变红色，H中固体由白色变蓝色应在h之后添加一个盛装碱石灰的球形干燥管9(10分)皮蛋，又称松花蛋，因其独特的口味，是不少市民心爱的食物。传统皮蛋主要原料有生石灰、纯碱、食盐、红茶、植物灰等。央视曝光了江西南昌皮蛋生产企业使用工业硫酸铜“炮制”皮蛋，工业硫酸铜中含有大量重金属。实验证明铜在低温下不能和O2发生反应，也不能和稀硫酸共热发生反应。(1)但工业上是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液的。铜屑在此状态下发生一系列反应。
12、写出反应的化学方程式。(2)利用铜和浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液，在该反应中硫酸表现什么性质？氧化剂与还原剂的物质的量之比是多少？写出反应的化学方程式。(3)试分析以上两种方法哪种好？说明原因。【解析】(1)在稀硫酸存在的条件下，Cu与O2反应后的产物CuO迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4。(2)在加热条件下铜与浓硫酸反应，Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O，硫酸表现酸性(生成CuSO4)和氧化性(生成SO2)，氧化剂(H2SO4)与还原剂(Cu)的物质的量之比为11。(3)第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应，浓硫酸会被还原为SO2，其利用率降低且生成的气体有毒
13、，故第一种方法好。答案：(1)Cu与O2反应生成CuO迅速溶解在热的稀硫酸中生成CuSO4；2CuO22CuO、CuOH2SO4(稀)=CuSO4H2O(2)酸性和氧化性；11；Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O(3)第一种方法好。原因：制得相同质量的产品，第一种方法消耗的硫酸少；第二种方法生成SO2，会造成大气污染；第一种方法节约能源【能力进阶】(20分钟30分)一、选择题(本题包括1小题，共10分)10用硫及其化合物制硫酸有下列三种反应途径，某些反应条件和产物已省略，下列有关说法不正确的是()途径：SH2SO4途径：SSO2SO3H2SO4途径：FeS2SO2SO3H2SO4A
14、途径的反应中体现了浓HNO3的强氧化性B途径、的第二步反应在实际生产中可以用空气代替O2来降低成本C由途径、分别制取1 mol H2SO4，理论上各转移6 mol eD工业制硫酸的尾气可以用氨水吸收【解析】选C。途径属于浓硝酸和非金属单质的反应，表现了浓硝酸的强氧化性，A正确；可以用空气代替O2来降低成本，B正确；由途径、分别制取1 mol H2SO4，理论上各消耗1 mol S，各转移6 mol e，而途径硫元素的化合价从1价6价，制取1 mol H2SO4，转移大于6 mol e，C错误；工业制硫酸的尾气可以用氨水吸收，D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)11硫酸是当今世界最重
15、要的化工产品之一。.硫酸的各种制法。(1)早在1 000多年前，我国就已采用加热胆矾(CuSO45H2O)或绿矾(FeSO47H2O)的方法制取硫酸。FeSO4受热分解的化学方程式：2FeSO4Fe2O3SO2SO3。将FeSO4受热产生的气体通入如图装置中，以检验产生的气体中是否含有SO3和SO2。能说明SO2存在的实验现象是_。(2)目前工业上主要采用接触法制备硫酸，其中一步为2SO2O22SO3。实验室模拟该过程常用如图装置进行实验。b装置中装有浓硫酸，写出b装置的作用_(写出两点)。.硫酸的性质。(3)如图中甲试管内发生反应的化学方程式为_，该反应体现了浓硫酸的性质为_。(4)当铜片与
16、浓硫酸充分反应后，试管内并未出现蓝色溶液，而是看到白色固体，请写出检验白色固体的方法_。【解析】(1)SO2具有漂白性，能使品红褪色，故能说明SO2存在的实验现象是试剂瓶中的品红溶液褪色。(2)混合气体通过b装置，b装置的作用有三个：干燥气体、使气体均匀混合、控制气流速度，调整气流比例。(3)加热下，Cu能与浓硫酸反应，化学方程式为：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；体现了浓硫酸的强氧化性和酸性。(4)浓硫酸中水的含量很少，生成的硫酸铜未溶解，以固体形式存在，故只看到白色固体，要检验白色固体的成分，可以取少量白色固体溶于水，观察到溶液呈蓝色，证明有Cu2；再滴加适量硝酸酸化的硝酸钡溶液，有白色沉淀生成，证明有SO。综上说明该白色固体为CuSO4。答案：(1)品红溶液褪色(2)干燥气体；使气体均匀混合；控制气流速度，调整气流比例(写出两点即可)(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O酸性和强氧化性(4)取少量白色固体溶于水，观察到溶液呈蓝色，证明有Cu2；再滴加适量硝酸酸化的硝酸钡溶液，有白色沉淀生成，证明有SO。综上说明该白色固体为CuSO4