第2课时 硫酸的工业制备和性质
题组一 硫酸的工业制备
1．在硫酸的工业制法中，下列叙述正确的是( )
A．硫铁矿投入沸腾炉前要粉碎，因为大块硫铁矿不能燃烧
B．从沸腾炉出来的气体只有SO2
C．接触室中SO2能全部转化为SO3
D．SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，使SO3被充分吸收
2．在硫酸工业的主要设备中(如图)，硫元素的价态不发生变化的是( )
A．沸腾炉 B．接触室
C．吸收塔 D．三个设备中都有变化
3．(2022·湖南衡阳高一期末)用下列两种途径制取H2SO4，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①：S H2SO4
途径②：SSO2SO3H2SO4
A．途径①的反应原理为强酸制弱酸
B．途径②的第二步反应是可逆反应
C．由途径①和②分别制取1 mol H2SO4，理论上各消耗1 mol S均转移6 mol电子
D．途径②与途径①相比，更能体现“绿色化学”的理念，因为途径②比途径①产生的污染少
题组二 浓硫酸的性质
4．下列现象与用途和浓硫酸的脱水性有关的是( )
A．浓硫酸可作氯气的干燥剂
B．浓硫酸加到蔗糖中，蔗糖变黑
C．浓硫酸加到胆矾上，蓝色晶体变成白色粉末
D．浓硫酸与铜反应制取二氧化硫
5．浓硫酸与下列物质作用时，既表现氧化性，又表现酸性的是( )
①红热的木炭 ②木材(炭化) ③灼热的Cu
④FeO ⑤NH3 ⑥Fe2O3 ⑦CuSO4·5H2O
⑧铁、铝(钝化)
A．③ B．③⑧
C．③④ D．以上答案均不正确
6．下列可用浓硫酸干燥的气体有( )
①H2 ②SO2 ③H2S ④Cl2 ⑤NH3 ⑥HCl ⑦CO2 ⑧HBr ⑨CO
A．①②④⑥⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑨
C．①②④⑥⑦⑧ D．全部
7．硫酸厂有一辆已存放过浓硫酸的槽罐车，某工人违反规定，边吸烟边用水冲洗该车，结果发生了爆炸事故。下列对引起爆炸的原因分析正确的是( )
A．浓硫酸遇明火爆炸
B．铁与水反应产生的氢气接触空气遇明火爆炸
C．浓硫酸遇水发热爆炸
D．稀释后的硫酸与铁反应，产生的氢气接触空气遇明火爆炸
8．(2022·广东梅州高一期末)用如图所示装置探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列说法不正确的是( )
A．在该反应中，浓硫酸表现出酸性和强氧化性
B．②中品红溶液褪色，说明SO2具有漂白作用
C．③中石蕊试液变红，说明SO2与水发生了反应
D．为确认生成CuSO4，向试管①中加水，观察溶液颜色
9．为了验证浓硫酸和木炭粉在加热条件下的产物，某同学选用了如图所示的实验装置。下列说法错误的是( )
A．装置B用来检验产物中是否有水蒸气
B．装置C用来检验产物中是否有SO2
C．装置F用来检验产物中是否有CO2
D．将装置B与C位置互换，仍可以达到实验目的
10．硫酸是重要的化工原料，工业制硫酸生产流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．含硫物质可以是单质硫，也可以是硫铁矿(FeS2)
B．A到B的反应原理为2SO2＋O22SO3
C．试剂C可以是纯水
D．制备过程的化学反应不完全为氧化还原反应
11．5 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是( )
A．有0.09 mol的硫酸被还原
B．有0.045 mol的硫酸被还原
C．充分反应后体系无硫酸剩余
D．消耗的铜的质量一定小于2.88 g
12．(2022·北京东城高一期末)某小组同学探究浓硫酸的性质，向试管①、②中加入等量的98%的浓硫酸，实验如下。
实验1 实验2 实验3
装置
现象 溶液颜色无明显变化；把蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试管口，产生白烟 溶液变黄；把湿润的品红试纸靠近试管口，试纸褪色 溶液变深紫色(经检验溶液含单质碘)
下列对实验的分析不合理的是( )
A．实验1中，白烟是NH4Cl
B．根据实验1和实验2判断还原性：Br－>Cl－
C．根据实验3判断还原性：I－>Br－
D．上述实验体现了浓H2SO4的强氧化性、难挥发性等性质
13．在化学课上，围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究，将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入浓硫酸，生成黑色物质。
请回答下列问题：
(1)生成的黑色物质(单质)是________(填化学式)。
(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是__________(填化学式)，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有________(填字母)。
A．酸性 B．吸水性
C．脱水性 D．强氧化性
14．(2022·湖北襄阳高一期末)硫酸是重要的化工原料，用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。某实验小组采用如图装置模拟硫酸工业的接触室，并测定SO2催化氧化为SO3的转化率。
已知：
SO3 SO2
熔点/℃ 16.8 －72.7
沸点/℃ 44.8 －10
(1)仪器a的名称为________。
(2)反应开始时，打开K1，关闭K2，使SO2和氧气一起通过装置C进入D中发生反应，反应后的气体进入装置E，装置E的作用为________________；若将装置E换为下图所示装置，实验测得SO2的转化率会偏大，原因为_____________________________________________
______________(用化学方程式解释)。
(3)装置F中________________现象说明气体吸收完全。
(4)实验结束后的操作顺序为________(填序号)。
①待SO2充分反应后，熄灭D处的酒精灯
②停止通入O2
③停止滴加浓硫酸，关闭K1，打开K2
(5)装置B中发生反应的离子方程式为________________________，装置B中试剂可替换为________(填字母)。
A．水 B．CaCl2溶液
C．Na2S溶液 D．饱和NaHCO3溶液
(6)反应结束后测得装置E质量增加m g，装置F质量增加n g，则该条件下SO2的转化率为________(用字母表示)。
第2课时 硫酸的工业制备和性质
1．D 2.C 3.A 4.B 5.C
6．B [浓硫酸具有吸水性，常用作气体的干燥剂，但不能干燥碱性气体(如氨气)、某些还原性气体(如硫化氢、碘化氢、溴化氢等)。]
7．D [浓硫酸加水稀释后变成稀硫酸，稀硫酸与铁反应产生氢气，氢气接触空气遇明火爆炸。]
8．D [浓硫酸与铜反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，浓硫酸表现酸性和强氧化性，A正确；③中石蕊试液变红，说明SO2与水发生反应生成亚硫酸，亚硫酸显酸性，C正确；为确认生成CuSO4，应取少量①试管中的溶液加入盛有水的小试管中，观察溶液颜色，D错误。]
9．D [若反应产生了H2O，无水硫酸铜与水结合形成CuSO4·5H2O，B中物质的颜色由白色变为蓝色，A正确；SO2气体具有漂白性，能够使品红溶液褪色，因此装置C可用来检验产物中是否有SO2，B正确；反应产生的SO2在D中与溴水发生反应：Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，若E中品红溶液不褪色，说明SO2已经除尽，若F中澄清石灰水变浑浊，可以证明反应产生了CO2，C正确；将装置B与C位置互换，由于气体通过品红溶液会带出一部分水，故不能达到检验产生水蒸气的目的，D错误。]
10．C [工业上通过燃烧单质硫或硫铁矿(主要成分FeS2)来生产SO2，SO2再催化氧化生成SO3，SO3再和水反应生成硫酸，但工业上吸收SO3的试剂不是纯水，而是98.3%的浓硫酸，目的是为了防止形成酸雾，提高吸收效率。]
11．D [浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应的进行，硫酸逐渐消耗，其浓度逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止，因此，参加反应的硫酸实际量要比理论值小。据题n(H2SO4)＝0.005 L×18 mol·L－1＝0.09 mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)＜0.09 mol，被还原的硫酸小于0.045 mol，参加反应的铜小于2.88 g。]
12．C [实验1，浓硫酸与氯化钠固体反应生成氯化氢气体；实验2，溶液变黄，说明有溴单质生成；②中溶液含有浓硫酸和溴单质，加入碘化钠生成碘单质，可能是浓硫酸把碘离子氧化为碘单质；实验1体现浓硫酸的难挥发性、实验2体现浓硫酸的氧化性。实验1，试管口挥发出的氯化氢气体与浓氨水挥发出的氨气反应产生氯化铵白烟，故A合理；实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子，实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子，所以还原性：Br－＞Cl－，故B合理；②中溶液含有浓硫酸和溴单质，加入碘化钠生成碘单质，可能是浓硫酸把碘离子氧化为碘单质，不能得出还原性I－＞Br－的结论，故C不合理；实验1体现浓硫酸的难挥发性、实验2体现浓硫酸的氧化性，故D合理。]
13．(1)C (2)SO2 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (3)CD
解析 (1)因为浓硫酸具有脱水性，故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后生成的碳单质。
(2)因为浓硫酸具有强氧化性，故蔗糖脱水生成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O，其反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知，在蔗糖与浓硫酸的反应中，浓硫酸具有脱水性、强氧化性。
14．(1)分液漏斗 (2)冷凝收集SO3 2H2O＋2SO2＋O2＋2BaCl2===2BaSO4↓＋4HCl (3)酸性KMnO4溶液未完全褪色 (4)③①② (5)SO2＋2OH－===SO＋H2O CD (6)×100%
解析 装置A中使用浓硫酸和固体亚硫酸钠反应制取SO2气体，装置C中的浓硫酸可干燥气体吸收水蒸气，同时可通过观察气泡控制气体的流速，装置D的作用是催化氧化二氧化硫为三氧化硫，装置E是收集三氧化硫，装置F是吸收二氧化硫，防止污染空气，据此解答。(2)由分析可知，装置E的作用为冷凝收集SO3；若将装置E换为用氯化钡溶液收集，则二氧化硫和氧气会在此装置中发生反应，并生成硫酸钡，导致实验测得SO2的转化率偏大，反应的化学方程式为2H2O＋2SO2＋O2＋2BaCl2===BaSO4↓＋4HCl。(3)装置F中的酸性高锰酸钾溶液是为了吸收二氧化硫气体，当酸性KMnO4溶液未完全褪色时，证明气体已吸收完全。(4)实验结束后应停止滴加浓硫酸，关闭K1，打开K2，使过量的二氧化硫被装置B吸收，待SO2充分反应后，熄灭D处的酒精灯，再停止通入O2。(5)装置B中为二氧化硫与氢氧化钠反应，反应的离子方程式为SO2＋2OH－===SO＋H2O；装置B中的试剂是为了吸收二氧化硫，可替换为Na2S溶液或饱和NaHCO3溶液，二者均与二氧化硫反应，且不产生污染气体，而水和CaCl2溶液均不与二氧化硫反应。(6)装置E中增加的物质为反应生成的SO3，质量为m g，物质的量为，装置F中增加的物质为未反应的SO2，质量为n g，物质的量为，则该条件下SO2的转化率为×100%＝×100%。
