Question

3．硫酸是常見的酸，也是常用的化工原料．由于濃度不同，濃硫酸與稀硫酸在性質上存在較大差異，如濃硫酸具有脫水性、吸水性和強腐蝕性等．某課外興趣小組為了探究濃硫酸的某些特性做了如下一些實驗．請結合有關實驗，按要求回答下列問題：
（1）用玻璃棒蘸取少量濃硫酸在濾紙上寫字，過后觀察，字跡顯黑色，這主要是由于濃硫酸具有脫水性，使紙中的纖維素炭化的緣故；在洗氣瓶中盛放濃硫酸，除去氫氣或氧氣中的水分，是利用其吸水性．
（2）探究濃硫酸的吸水性．興趣小組把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸（用10mL98%的硫酸與10mL水配成）約20mL分別放入兩個相同的大表面皿中，稱量、觀察、記錄、分析．根據室溫環(huán)境下實驗的數據繪成的曲線如圖：
①稀釋濃硫酸時，應將濃硫酸緩緩地注入盛有_的燒杯中并不斷攪拌；
②由如圖曲線你能得到的實驗結論有哪些？（寫兩點）濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性、濃硫酸吸水能力比稀硫酸強（吸水速度快、吸水量大）．
（3）探究濃硫酸能否使鐵鈍化（鈍化指在表面形成氧化膜保護層，使內層金屬不再發(fā)生變化）．可選用的實驗藥品有：相同鐵片若干、濃硫酸、稀硫酸、硫酸銅溶液等．實驗儀器任選．
①興趣小組已經完成下表實驗Ⅰ和Ⅱ，請你幫他們將實驗報告補充完整．

方案	實驗假設	實驗方案	實驗現象與結論
Ⅰ	能發(fā)生鈍化	取一鐵片先插入濃硫酸中，一段時間后取出，再插入硫酸銅溶液中．	無明顯變化，假設成立．
Ⅱ	能發(fā)生鈍化	取兩片相同的鐵片，一片放入濃硫酸中，一段時間后取出，與另一片同時放入硫酸銅溶液中．	浸過濃硫酸的鐵片表面無明顯變化，另一鐵片表面產生紅色固體，假設成立．

你認為方案Ⅱ與方案Ⅰ相比，方案Ⅱ的優(yōu)點是采用了對比實驗的方法，更科學．
②請你選用提供的藥品再設計一個實驗，簡述實驗方案：取兩片相同的鐵片，一片放入濃硫酸中一段時間，取出，與另一片同時放入稀硫酸溶液中．
③某同學將一鐵片插入盛有98%的濃硫酸的試管中，無明顯變化，再給試管加熱一段時間后，發(fā)現溶液變色并有刺激性氣味氣體產生，此現象說明：加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應．（或熱的濃硫酸能與鐵反應產生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關）．

Answer 1

分析 （1）依據濃硫酸具有的脫水性與吸水性進行分析判斷；
（2）①根據濃硫酸的稀釋過程的操作要領分析解答；
②從曲線觀察兩種不同的酸的吸水情況的變化趨勢分析解答；
（3）①根據對比實驗的特點從浸過濃硫酸的銅片不會發(fā)生反應，而未浸過濃硫酸的鐵片發(fā)生了反應的情況描述現象和結論即可；
②根據對比實驗的設計要求，利用不同處理的鐵片與稀硫酸反應進行對比實驗進行設計即可；
③根據加熱前后反應的溫度變化及發(fā)生情況進行分析說明即可．

解答 解：（1）濃硫酸具有的脫水性與吸水性，用玻璃棒蘸取少量濃硫酸在濾紙上寫字，過后觀察，字跡顯黑色是因為其脫水性導致的紙張?zhí)炕�，而除去氫氣或氧氣中的水分，是利用其吸水性，起到干燥劑的作用�?br />（2）①濃硫酸的稀釋時應酸入水并不斷攪拌使溶解時產生的熱量盡快散失；
②從曲線觀察兩種不同的酸的吸水情況的變化可知：濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸吸水能力比稀硫酸強（吸水速度快、吸水量大）；開始兩者吸水速度差異比較大，隨著時間的推移吸水速度越來越接近，吸水能力越來越弱；硫酸濃度越稀吸水性越弱，到一定濃度后就失去吸水性；硫酸吸水能力可能會受環(huán)境溫度、濕度、氣壓、酸的用量、表面積等因素的影響等．
（3）①根據對比實驗的特點從浸過濃硫酸的銅片不會發(fā)生反應，而未浸過濃硫酸的鐵片發(fā)生了反應，所以未浸過濃硫酸的鐵片能置換出硫酸銅中的銅，而浸過濃硫酸的鐵片由于發(fā)生了鈍化則不會與硫酸銅發(fā)生反應，II的設計采用了對比實驗的方法進行探討，體現了對比實驗的科學性，強調了結論的正確性．
②根據對比實驗的設計要求，可對浸過濃硫酸的鐵片和未浸過濃硫酸的鐵片與稀硫酸進行接觸，看反應的發(fā)生情況從而判斷是否發(fā)生了鈍化現象；
③由實驗敘述可知，兩種情況的差別實質就是反應時溫度的變化，所以可從該處做出發(fā)點分析溫度對反應的影響，可以是加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應．（或熱的濃硫酸能與鐵反應產生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關）（其它合理答案均可）等；
故答案為：（1）脫水；  吸水；
（2）①濃硫酸，水； ②濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸吸水能力比稀硫酸強（吸水速度快、吸水量大．
（3）①浸過濃硫酸的鐵片表面無明顯變化，另一鐵片表面產生紅色固體；采用了對比實驗的方法，更科學．
②取兩片相同的鐵片，一片放入濃硫酸中一段時間，取出，與另一片同時放入稀硫酸溶液中．
③加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應．（或熱的濃硫酸能與鐵反應產生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關）．

點評 該題屬于實驗方案的探究題，主要是采用對比實驗的方法對實驗中的問題進行探討，掌握設計實驗的目的及方法是解題的關鍵所在．