高考化学一轮复习 第3节 硫酸及硫酸工业测试 大纲人教

第六章氧族元素及环境保护第三节硫酸及硫酸工业1．(·改编题)向25mL18.4mol·L－1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量()A．小于0.23molB．等于0.23molC．在0.23mol～0.46mol之间D．大于0.46mol解析：n(H2SO4)＝0.46mol，假设完全反应被还原的H2SO4为0.23mol，可见A项符合题意。答案：A2．(·模拟题)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的水(已染成红色)。如沿小试管壁小心地慢慢注入3mL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：浓H2SO4稀释放热，大试管中气体温度升高，压强增大，使U形管中液体向右移动，故液面左低右高。答案：B3．(·模拟题)下列事实与浓硫酸的脱水性无关的是()A．分别将盛装浓硫酸和硫酸铜蓝色晶体的试剂瓶，敞口放置于同一密闭容器中一段时间后，硫酸铜变成白色粉末B．浓硫酸使蔗糖变黑C．乙醇与浓硫酸混合制取乙烯D．浓硫酸使乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯解析：根据吸水性和脱水性的本质区别不难分析，浓硫酸使蓝色硫酸铜晶体变成白色粉末，是浓硫酸吸收空间内的水分而促使CuSO4·5H2O失水所致，不属于脱水，B、C中的变化均属脱水作用；D中浓H2SO4吸收乙酸脱羟基乙醇脱氢生成的水使平衡正向移动生成乙酸乙酯，体现浓H2SO4的吸水性。答案：AD4．(·北京四中月考题)在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是()A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使三氧化硫吸收完全解析：A项，“粉碎”目的是为了增大反应接触面积；B项，“净化”是为了防止催化剂中毒；使用催化剂可提高反应速率，不能使转化率发生改变。答案：D5．(·太原十中期中考题)在硫酸工业生产中，SO3的吸收过程是在吸收塔(如图)中进行的，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列说法中不正确的是()A．从①处通入SO3，整个吸收操作采取逆流的形式B．从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积C．从③处导出的气体只含有少量SO2，可直接排入大气D．从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的浓硫酸解析：三氧化硫的吸收通常使用98.3%的硫酸，不用水或稀硫酸，原因是水或稀硫酸吸收三氧化硫时容易形成酸雾，吸收速率慢，不利于三氧化硫的吸收；气体的吸收常采用逆流原理，这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好；从吸收塔上部导出的气体是N2、没有起反应的O2和少量二氧化硫，直接排入大气会污染环境，所以应用吸收剂吸收或循环使用。答案：C6．(·模拟题)某校化学小组学生测定硫酸铜晶体里结晶水的含量。若实验测得硫酸铜晶体中结晶水的含量偏低，造成此结果可能的原因有()①加热前所用的坩埚未完全干燥②加热时有少量固体溅出③被测样品中含有加热易挥发的杂质④在空气中冷却后称量⑤加热至样品还有淡淡的蓝色时就冷却称量A．①④B．②④C．③⑤D．④⑤解析：判断实验测得硫酸铜晶体中结晶水含量出现的误差依据为：w(H2O)＝eq\f(m(H2O),m(CuSO4·xH2O样品))×100%①②③使m(H2O)增大，m(CuSO4·xH2O样品)不变；④⑤使m(H2O)减少，m(CuSO4·xH2O样品)不变。答案：D7．(·徐州市五校期中联考题)将一定量的锌与100mL18.5mol·L－1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A16.8L(标准状况)。将反应后的溶液稀释到测得溶液的pH＝0，则下列叙述中错误的是()A．气体A为SO2和H2的混合物B．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1C．反应中共消耗锌97.5gD．反应中共转移电子1.5解析：n(H2SO4)＝1.85mol；剩余的为1L×1mol/L×eq\f(1,2)＝0.5mol；n(气体)＝0.75mol(无论是SO2还是SO2与H2的混合物)⇒反应转移1.5mol电子⇒反应的Zn为0.75mol⇒n(ZnSO4)＝0.75mol⇒n(SO2)＝1.85mol－0.5mol－0.75mol＝0.6mol⇒n(H2)＝0.15mol⇒A、B、D选项正确，C选项符合题意。答案：C8．(·模拟题)把含硫48%的硫铁矿先制成硫酸，再吸收氨气制成硫酸铵。1t这种硫铁矿在理论上能制得硫酸铵()A．1.06tB．1.98tC．2.14tD．2.26t解析：根据“S”→H2SO4→(NH4)2SO4关系式可得出m[(NH4)2SO4]＝eq\f(1t×48%,32)×132＝1.98t。答案：B9．(·天津八校5月联考题)某化工厂工业废水中含H2SO4的质量分数为2%，采用边排放边中和的方法将它处理至基本上呈中性，处理方法如下图所示，若处理后废水pH＝7，则2%NaOH溶液的流量为()A．0.00816m3·s－1B．C．0.01632m3·s－1D．解析：抓住pH＝7即n(NaOH)＝2n(H2SO4)这个等量关系列式求算。0．01m3·s－1×1.02g·cm－3×2%÷98g·mol－1×2×4016m3答案：A10．(·模拟题)实验室里有一瓶试剂的标签部分被腐蚀，如图所示，仅知该试剂是只含短周期元素的纯净物。某同学设计实验探究该试剂成分，实验现象和结论都正确的是()A．取该样品加入足量的硝酸钡溶液和稀盐酸，产生白色沉淀，则该样品的成分一定是硫酸钠B．取该样品溶于水，测得溶液pH＝10，将溶液放置在空气中，一段时间后再测定溶液pH＝7，该样品可能是亚硫酸钠C．取该样品溶于水，加入足量稀硫酸，将产生气体通入品红溶液，品红溶液褪色，加热溶液变红色，则样品成分是Na2SD．若样品成分是硅酸钠(Na2SiO3)，溶于水，滴加盐酸至过量，产生现象是先生成白色沉淀，后沉淀溶解解析：根据标签知，样品中一定含有钠元素，即该化合物是钠盐。可能是硫化钠、亚硫酸钠、硫酸钠、硅酸钠等。样品中加入硝酸钡和盐酸，溶液中“H＋＋NO3－”相当于硝酸，能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠(也可能是氧化硫化钠生成硫酸钠)，所以产生白色沉淀，不能说明原样品是硫酸钠，A错；2Na2SO3＋O2=2Na2SO4，亚硫酸钠是弱酸强碱盐，溶液显碱性，在空气中转化成硫酸钠，硫酸钠是强酸强碱盐，溶液呈中性，B正确；溶有SO2的品红溶液加热变红色，原因是SO2的漂白是可逆的，与稀硫酸反应能生成SO2的钠盐均满足，C错；向硅酸钠溶液中滴加盐酸，产生白色沉淀，硅酸不溶于强酸：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓，D错。答案：B11．请根据工业制硫酸的有关知识回答下列问题：(1)黄铁矿在沸腾炉中反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。(2)在硫酸工业生产中，为了提高SO2的转化率，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(如图所示)。按此密闭体系中气体的流向判断，在R处流出的气体中除N2外的主要组成为()A．SO2B．SO2、SO3C．SO2、O2D．SO3、O2、SO2(3)接触法制硫酸过程中：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。根据下表中的数据判断下列图象正确的是(填序号)________。压强SO2的转化率/%温度p1p240099.699.750096.997.8(4)下图表示的是工业制硫酸中尾气的综合利用，气体M回收后可进入接触室循环利用，请根据图示判断X是(填名称)________，写出Y与硫酸反应生成M的化学方程式：_____________________________________________________________。解析：(1)黄铁矿与氧气在沸腾炉里反应；(2)该装置为接触室，R处流出的气体就是在接触室中发生反应的反应物，其主要成分是二氧化硫和氧气；(3)根据反应特点和数据表知，p2>p1，正反应是放热反应，降低温度，二氧化硫的转化率提高；增大压强，三氧化硫的百分含量提高，AB图象符合题意。答案：(1)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2(2)C(3)AB(4)氨水(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑12．(·河北师大附中月考题)小明同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途”的过程中，进行如下实验探究。实验一：探究浓硫酸的氧化性将实验室常用的药品放入如图所示的实验装置后，加热装置甲。(夹持和加热装置省略)(1)该装置设计上存在明显缺陷，请指出：_______________________________________________________________________。(2)写出装置甲中反应的化学方程式：_______________________________________________________________________。装置乙中的试剂是_______________________________________________________________________。实验二：探究某硫酸亚铁盐固体是否变质(3)请你帮助小明同学完成如下实验方案：实验操作预期现象和结论解析：(1)制气装置不能在封闭体系中进行，否则易引起爆炸，因此尾气吸收装置乙中的广口瓶不能加瓶塞。(2)根据品红溶液可推测发生装置中生成了SO2气体，因此可选用Cu与浓硫酸反应或C与浓硫酸反应。(3)检验硫酸亚铁盐固体是否变质即检验样品中有无Fe3+，检验Fe3+最灵敏的试剂是KSCN溶液。误区警示：在解答第(3)题时应注意，题中只要求检验样品是否变质，因此没有必要检验样品中有无Fe2+。答案：(1)装置乙中的广口瓶不应加瓶塞(2)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O(或C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O，其他合理答案也可)NaOH溶液(3)实验操作预期现象和结论往一支试管中加入少量固体样品，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液若溶液变为血红色，说明该固体已变质；若溶液未变为血红色，说明该固体没有变质13．(·模拟题)实验室用粗锌和稀硫酸反应制氢的废液中含有大量的硫酸锌。因粗锌中常含有铁等杂质，溶液中混有一定量的硫酸亚铁。为充分利用制氢废液，某校化学兴趣小组以制氢气的废液为原料来制取皓矾(ZnSO4·7H2O)并探究其性质。(1)制备皓矾的实验流程如图所示：已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为：Fe(OH)3：2.7～3.7Fe(OH)2：7.6～9.6Zn(OH)2：5.7～8.0试回答下列问题：①实验室常用粗锌和稀硫酸反应而不用纯锌和稀硫酸反应制氢气，除了纯锌成本较高外，还有一重要原因是_______________________________________________________________________；②试剂E供选择使用的有：Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等，应选用________，其理由是_____________________________________________________________________；晶体2，该过程的名称是________；→晶体2，该过程的名称是________；④在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是______________________________________________________________________。(2)探究ZnSO4·7H2O的性质⑤称取28.7gZnSO4·7H2O研细后置于坩埚中小心加热的对应数据见下表：温度(℃)602409301000残留固体质量(g)19.716.18.18.1试写出ZnSO4·7H2O加热到1000℃时的反应方程式_______________________________________________________________________。解析：本题是一道结合化工的推断型实验题，难度一般。(1)①形成原电池可加快锌与硫酸的反应速率。②注意在满足沉淀的同时，不能引进新的杂质。(2)⑤通过题给表格数据分析可知930℃答案：(1)①粗锌中含有的杂质可与锌形成原电池，可加快锌与硫酸的反应速率②ZnO[ZnCO3或Zn(OH)2]调节溶液的pH至3.7～5.7，使得Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀，同时避免引入新的杂质③重结晶④为了冲洗掉晶体表面的水及杂质离子，防止晶体溶解，影响产率(2)⑤ZnSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(1000℃))ZnO＋SO3↑＋7H2O↑14．(·模拟题)某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应，设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出)。实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端没入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方。以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。材料一小组交流摘录学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！学生2：加热后，我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4。学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu＋S=Cu2S(黑色)。材料二探究实验剪辑实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化。实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色。实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗，蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减少10%左右。根据上述材料回答下列问题：(1)A试管上方的长导管的作用是______________________________________________________________________；D、E两支试管中CCl4的作用是______________________________________________________________________。(2)加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸(沸腾)时，淡黄色固体物质又慢慢地消失。写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：_____________________________________________________________________。(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现混浊或沉淀。你的猜想是______________________________________________________________________。(4)根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是________________(写化学式)。解析：本实验的目的是检验铜与浓硫酸反应的产物。(1)长导管的作用是冷凝气体，D、E两支试管中CCl4的作用是防止倒吸，因为产物中的SO2、CO2气体能被碱液完全吸收，容易产生倒吸现象；(2)出现的淡黄色固体只能是单质硫，消失的原因是被浓硫酸氧化；(3)中生成了Ca(HSO3)2而不出现沉淀；(4)依据材料二中几个实验可以推出结论。答案：(1)冷凝、回流防止倒吸(2)S＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O(3)SO2生成量较大，生成了Ca(HSO3)2溶液(4)CuO、CuS、Cu2S15．(·烟台一中期中考题)下图是无机物A～M在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中，I是由第三周期元素组成的单质中熔点最高的金