Question

14．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右圖：
①稀釋濃硫酸時，應將濃硫酸緩緩地注入盛有水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）、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）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）（其它合理答案均可）．除產生該氣體外，同時還生成硫酸鐵和水，請寫出反應的化學方程式：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑．

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因為濃硫酸溶解會放出大量的熱，密度比空氣大，為防止酸濺出，因此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；根據信息鐵和濃硫酸反應產生硫酸鐵、水和二氧化硫，反應的方程式為：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑；
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）；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

實驗現象與結論

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）；2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑．

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．