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試劑，下面是對硫酸的組成、性質、制取、用途等方面的探究，請你共同參與并回答有關問題

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

由于濃度不同，濃硫酸與稀硫酸在性質上存在較大差異：

（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；根據室溫環境下實驗的數據繪成的曲線如圖1；

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

（2）濃硫酸的稀釋；實驗室用98%的濃硫酸（密度1.84g/cm3）配制100g溶質質量分數為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中盛放的物質是__________（填物質名稱），a的作用是______________。

（3）探究稀硫酸的化學性質；

如圖選擇不同類別的物質與稀硫酸反應發生了如下顏色變化；

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

②請寫出B體現了稀硫酸的性質是__________________

③請寫出符合編號A的一個化學反應方程式__________________

探究三、硫酸的工業制法

工業上黃鐵礦為原料生產硫酸的工藝流程如圖所示；

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

（2）依據生產硫酸的工藝流程圖，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的反應速率和產量

吸收塔中得到的產品為混合物

沸騰爐排除的礦渣可供煉鐵

（3）探究某黃鐵礦中FeSO2的含量：

同學們進行了如下實驗探究（假設每步反應均完全）。

【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處不斷地緩緩通入空氣、高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至完全反應。

II反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如圖處理

【問題討論】

①I中裝置甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是____________________；II中濾液所含的溶質一定有__________________________________。

【含量測定】

②II中最終得到的4.66g固體是_______填物質的化學式）；

③計算該黃鐵礦中FeS2的質量分數為______________；

【交流反思】

④如果缺少甲裝置，則最終測得FeS2的質量分數將會__________________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：檢驗某無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：（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）設需要濃硫酸的質量為x，100g×20%=x×98%，x=20.4g；配制時所需水的質量=100g-20.4g=79.6g，所需水的體積為79.6mL；稀釋濃硫酸時，一定要將濃硫酸沿燒杯壁緩慢地注入盛有水的燒杯里，并用玻璃棒攪拌。所以b中盛放的物質是濃硫酸，a的作用是引流并不斷攪拌；

（3）探究稀硫酸的化學性質：（1）含有銅離子的溶液顯藍色，稀硫酸與氧化銅反應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生成硫酸鋇沉淀和對應的物質，與氯化鋇反應的化學方程式是：BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl，與氫氧化鋇反應的化學方程式是：Ba（OH）2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O；

探究三、硫酸的工業制法：（1）由圖示可知，在接觸室內，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的反應速率，不能提高產量，錯誤；C、吸收塔中得到的產品為混合物，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影響二氧化硫的測定，Ⅰ中裝置中甲瓶內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由于在化學變化中硫元素質量守恒，所以硫元素的質量：4.66g××100%=0.64g，FeS2的質量：0.64g÷（ ×100%）=1.2g，

黃鐵礦中FeS2的質量分數= ×100%=75%；

④如果缺少甲裝置，由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應，則最終測得FeS2的質量分數將會偏大；

⑤若氯化鋇過量則濾液中應存在氯化鋇，由于硫酸鈉能與氯化鋇反應，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。