Question

【題目】硫酸是一種重要的化工原料，也是實驗室中常用的化學試劑。下面是對硫酸的性質、制取、用途等方面的探究，請你共同參與并回答有關問題。

（探究一）硫酸的性質

(1)探究濃硫酸的某些特性。

①用小木棍蘸取少量濃硫酸，放置一會后，可觀察到___。

②濃硫酸的稀釋：濃硫酸稀釋過程如圖1所示，b中盛放的物質是___，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)境下實驗的數(shù)據(jù)繪成的曲線如圖2．由圖2曲線你能得到的實驗結論：_____(寫兩點)。

(2)探究稀硫酸的化學性質。

如圖3將適量的稀硫酸分別加入A～E的五只燒杯中。

①有產生氣泡的是___(填序號，下同)；有白色沉淀生成的是___。

②能證明C中發(fā)生化學反應的現(xiàn)象是___。

(3)請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硫酸的工藝流程如圖4所示。

(1)接觸室中發(fā)生的化學方程式為___。

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

A 為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎 B 催化劑能夠提高SO2的反應速率和產量

C 吸收塔中得到的產品為混合物 D 沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

(3)接觸室中的SO2平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖5所示。催化劑活性與溫度的關系見圖6．在實際生產中，SO2催化氧化反應的條件選擇常壓和450℃(對應圖中A點)，而沒有選擇SO2轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是___；___。

（探究三）探究某黃鐵礦中FeS2的含量。

同學們進行了如下實驗探究。

（查閱資料）①4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2

②Na2SO3 +H2O2 ＝Na2SO4 +H2O

（實驗探究）

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處不斷地緩緩通入空氣、高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至完全反應。

Ⅱ反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如圖8處理

（問題討論）

(1)I中裝置甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是___；II中濾液所含的溶質一定有___。

（含量測定）

(2)II中最終得到的4.66g固體是___(填化學式)。

(3)計算該黃鐵礦中FeS2的質量分數(shù)為___。(寫出計算過程)

（交流反思）

(4)如果缺少甲裝置，則最終測得FeS2的質量分數(shù)將會___(填“偏大”“偏小”“不變”)

(5)如何證明II中所加BaCl2溶液已過量(請簡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，使產生的熱量迅速擴散 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 BD E 溶液由紅色逐漸變?yōu)闊o色 金屬表面除銹，制化肥、農藥、染料、冶煉金屬，精煉石油等 2SO2+O22SO3 ACD 不選B點，因為壓強越大，對設備和能耗的要求也大 不選C點，因為溫度越低，催化劑的活性不高，反應速率會變慢 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，若無沉淀出現(xiàn)，則BaCl2溶液已過量

【解析】

[探究一]硫酸的性質

（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)濃硫酸稀釋過程圖示，b中盛放的物質是濃硫酸，a是玻璃棒，其作用是攪拌，使產生的熱量迅速擴散。故填：濃硫酸；攪拌，使產生的熱量迅速擴散

③根據(jù)圖2可以得出的實驗結論有：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； 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；

（2）探究稀硫酸的化學性質。

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

①有產生氣泡的是BD；有白色沉淀生成的是E。故填：BD；E

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

（3）稀硫酸的用途有金屬表面除銹，制化肥、農藥、染料、冶煉金屬，精煉石油等。故填：金屬表面除銹，制化肥、農藥、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)生反應后生成了SO3 ，SO3進入了吸收塔，發(fā)生的化學方程式為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，反應更充分。故符合題意；

B 催化劑只能改變反應速率，不能夠提高SO2的反應速率和產量，故不符合題意；

C 吸收塔中得到的產品為高濃度的硫酸，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，在燃燒過程中產生了含鐵的礦渣，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平衡轉化率與溫度及壓強的關系圖示。催化劑活性與溫度的關系圖示。在實際生產中，SO2催化氧化反應的條件選擇常壓和450℃（對應圖中A點），而沒有選擇SO2轉化率更高的B或C點對應的反應條件，其原因分別是：不選B點，因為壓強越大，對設備和能耗的要求也大；不選C點，因為溫度越低，催化劑的活性不高，反應速率會變慢。

[探究三]探究某黃鐵礦中FeS2的含量。

[問題討論]

（1）I中裝置甲瓶內盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的CO2；防止對后面實驗產生影響。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量，故乙瓶中的溶質為NaOH和Na2SO3，加入適量的過氧化氫把亞硫酸鈉轉化為硫酸鈉，加入過量的氯化鋇溶液，氯化鋇與硫酸鈉反應生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，故濾液所含的溶質一定有NaCl、BaCl2和NaOH。故填：NaCl、BaCl2和NaOH

[含量測定]

（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)質量守恒定律，硫元素轉化等量關系如下，設黃鐵礦FeS2的質量為x。

該黃鐵礦中FeS2的質量分數(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，乙裝置里會有碳酸鈉，碳酸鈉可以和氯化鋇反應生成碳酸鋇沉淀，使得產生的沉淀質量增大，導致最終測得FeS2的質量分數(shù)將會偏大。故填：偏大

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