Question

【題目】硫酸是一種重要的化工原料，也是實(shí)驗(yàn)室中常用的化學(xué)試劑。下面是對(duì)硫酸的性質(zhì)、制取、用途等方面的探究，請(qǐng)你共同參與并回答有關(guān)問(wèn)題。

（探究一）硫酸的性質(zhì)

(1)探究濃硫酸的某些特性。

①用小木棍蘸取少量濃硫酸，放置一會(huì)后，可觀察到___。

②濃硫酸的稀釋：濃硫酸稀釋過(guò)程如圖1所示，b中盛放的物質(zhì)是___，a的作用是___。

③興趣小組把98%的濃硫酸10ml和63.3%的硫酸溶液約20mL分別放入兩個(gè)相同的小燒杯中，稱量、觀察、記錄、分析，根據(jù)室溫環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)繪成的曲線如圖2．由圖2曲線你能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_____(寫兩點(diǎn))。

(2)探究稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)。

如圖3將適量的稀硫酸分別加入A～E的五只燒杯中。

①有產(chǎn)生氣泡的是___(填序號(hào)，下同)；有白色沉淀生成的是___。

②能證明C中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象是___。

(3)請(qǐng)寫出稀硫酸的一種用途___。

（探究二）硫酸的工業(yè)制法。

工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程如圖4所示。

(1)接觸室中發(fā)生的化學(xué)方程式為___。

(2)依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖，下列說(shuō)法正確的是___(填字母序號(hào))。

A 為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎 B 催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率和產(chǎn)量

C 吸收塔中得到的產(chǎn)品為混合物 D 沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

(3)接觸室中的SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖5所示。催化劑活性與溫度的關(guān)系見(jiàn)圖6．在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓和450℃(對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn))，而沒(méi)有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是___；___。

（探究三）探究某黃鐵礦中FeS2的含量。

同學(xué)們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。

（查閱資料）①4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2

②Na2SO3 +H2O2 ＝Na2SO4 +H2O

（實(shí)驗(yàn)探究）

Ⅰ稱取1.60g黃鐵礦樣品放入如圖7所示裝置(夾持裝置省略)的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝狻⒏邷刈茻�石英管中的黃鐵礦樣品至完全反應(yīng)。

Ⅱ反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖8處理

（問(wèn)題討論）

(1)I中裝置甲瓶?jī)?nèi)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(zhì)一定有___。

（含量測(cè)定）

(2)II中最終得到的4.66g固體是___(填化學(xué)式)。

(3)計(jì)算該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。(寫出計(jì)算過(guò)程)

（交流反思）

(4)如果缺少甲裝置，則最終測(cè)得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會(huì)___(填“偏大”“偏小”“不變”)

(5)如何證明II中所加BaCl2溶液已過(guò)量(請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出操作方法及現(xiàn)象)___。

Answer 1

【答案】小木棍變黑 濃硫酸 攪拌，使產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散 濃硫酸和一定濃度的稀硫酸都具有吸水性 濃硫酸比稀硫酸的吸水能力強(qiáng) BD E 溶液由紅色逐漸變?yōu)闊o(wú)色 金屬表面除銹，制化肥、農(nóng)藥、染料、冶煉金屬，精煉石油等 2SO2+O22SO3 ACD 不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大，對(duì)設(shè)備和能耗的要求也大 不選C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降�，催化劑的活性不高，反�?yīng)速率會(huì)變慢 吸收空氣中的CO2 NaCl、BaCl2和NaOH BaSO4 75% 偏大 向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl2溶液，若無(wú)沉淀出現(xiàn)，則BaCl2溶液已過(guò)量

【解析】

[探究一]硫酸的性質(zhì)

（1）探究濃硫酸的某些特性。

①濃硫酸具有脫水性，用小木棍蘸取少量濃硫酸，放置一會(huì)后，可觀察到小木棍變黑。故填：小木棍變黑

②濃硫酸的稀釋，是將酸加入到水里去，并且不斷用玻璃棒攪拌，根據(jù)濃硫酸稀釋過(guò)程圖示，b中盛放的物質(zhì)是濃硫酸，a是玻璃棒，其作用是攪拌，使產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散。故填：濃硫酸；攪拌，使產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散

③根據(jù)圖2可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有：濃硫酸和一定濃度的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸比稀硫酸的吸水能力強(qiáng)； 故填：濃硫酸和一定濃度的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸比稀硫酸的吸水能力強(qiáng)；

（2）探究稀硫酸的化學(xué)性質(zhì)。

A．銅與稀硫酸不發(fā)生反應(yīng)；B.鎂條與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和氫氣；C.稀硫酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和水；D.稀硫酸與碳酸氫鈉反應(yīng)生成硫酸鈉鈉、二氧化碳和水；E.稀硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成白色沉淀和鹽酸。

①有產(chǎn)生氣泡的是BD；有白色沉淀生成的是E。故填：BD；E

②能證明C中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象是溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色。故填：溶液由紅色逐漸變?yōu)闊o(wú)色

（3）稀硫酸的用途有金屬表面除銹，制化肥、農(nóng)藥、染料、冶煉金屬，精煉石油等。故填：金屬表面除銹，制化肥、農(nóng)藥、染料、冶煉金屬，精煉石油等

[探究二]硫酸的工業(yè)制法。

（1）接觸室中根據(jù)流程圖可知，通入的SO2和O2 發(fā)生反應(yīng)后生成了SO3 ，SO3進(jìn)入了吸收塔，發(fā)生的化學(xué)方程式為2SO2+O22SO3。故填：2SO2+O22SO3

（2）A 為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，使空氣與硫鐵礦的接觸面積增大，反應(yīng)更充分。故符合題意；

B 催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能夠提高SO2的反應(yīng)速率和產(chǎn)量，故不符合題意；

C 吸收塔中得到的產(chǎn)品為高濃度的硫酸，但仍有水，屬于混合物，故不符合題意；

D 黃鐵礦中，含有鐵元素，在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生了含鐵的礦渣，沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵，符合題意；故填：ACD

（3）根據(jù)接觸室中的SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖示。催化劑活性與溫度的關(guān)系圖示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓和450℃（對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn)），而沒(méi)有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是：不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大，對(duì)設(shè)備和能耗的要求也大；不選C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降停�催化劑的活性不高，反�?yīng)速率會(huì)變慢。

[探究三]探究某黃鐵礦中FeS2的含量。

[問(wèn)題討論]

（1）I中裝置甲瓶?jī)?nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的CO2；防止對(duì)后面實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。故填：吸收空氣中的CO2

II中由流程圖分析可得，由于乙瓶中的氫氧化鈉過(guò)量，故乙瓶中的溶質(zhì)為NaOH和Na2SO3，加入適量的過(guò)氧化氫把亞硫酸鈉轉(zhuǎn)化為硫酸鈉，加入過(guò)量的氯化鋇溶液，氯化鋇與硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，故濾液所含的溶質(zhì)一定有NaCl、BaCl2和NaOH。故填：NaCl、BaCl2和NaOH

[含量測(cè)定]

（2）II中濾渣為硫酸鋇，最終得到的4.66g固體是BaSO4。故填：BaSO4

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，硫元素轉(zhuǎn)化等量關(guān)系如下，設(shè)黃鐵礦FeS2的質(zhì)量為x。

該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：。故填：75%

[交流反思]

（4）甲裝置是吸收空氣中的二氧化碳的，如果缺少甲裝置，乙裝置里會(huì)有碳酸鈉，碳酸鈉可以和氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，使得產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量增大，導(dǎo)致最終測(cè)得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會(huì)偏大。故填：偏大

（5）證明II中所加BaCl2溶液已過(guò)量可以向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl2溶液，若無(wú)沉淀出現(xiàn)，則BaCl2溶液已過(guò)量。故填：向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl2溶液，若無(wú)沉淀出現(xiàn)，則BaCl2溶液已過(guò)量