化学高考专题复习12硫酸 8页

第12 课 硫酸及其工业制法、环境保护 ⅰ温基础获新知 ‎1.三氧化硫 ‎ （1）物理性质： 。‎ ‎ （2）化学性质：‎ ‎ ①与水反应： ‎ ‎ ②酸性氧化物：与碱、碱性氧化物反应：例 ‎ ‎ ③具有强氧化性：例 ‎ ‎2.硫酸 ‎ （1）物理性质： ‎ ‎ （2）化学性质：‎ ‎ ①强酸性： ‎ ‎ ②具有酸的通性：与指示剂、金属、碱、碱性氧化物、盐等反应 ‎ 如： ‎ ‎ ③浓硫酸特性：‎ ‎ a. 吸水性：易与结合，并放出大量热，所以浓硫酸常做 气体的干燥剂（不可干燥 ）‎ ‎ b. 脱水性：浓遇见某些有机化合物，可将其中氢、氧原子个数按2：1比例脱去，即为脱水性，例 ‎ ‎ c. 强氧化性：浓与金属、非金属、具有还原性物质发生氧化––––还原反应。‎ ‎ 例 ‎ ‎ 常温下，浓使、表面发生 ‎ ‎ 3.硫酸盐 ‎ （1）常见硫酸盐俗名和化学式 ‎ 重晶石： 胆矾： 明矾： ‎ ‎ 芒硝： 绿矾： 皓矾： ‎ ‎ 石膏： 熟石膏： ‎ ‎ （2）酸式盐主要性质：‎ ‎ <1>是强电解质，溶液呈酸性 ‎ 电离： ‎ ‎ <2>与盐、等发生反应 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ （3）与碱、发生反应 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ （3）检验：盐溶液中加入酸化的 盐溶液，生成白色沉淀。‎ ⅱ名师助学 ‎【知识梳理】‎ ‎1.三氧化硫与硫酸 类别 氧化物 氧化物水化物 结 分子式 SO3‎ H2SO4‎ 构 化学键 极性键 极性键配位 晶体类型 分子晶体 分子晶体 物理性质 色、味、态 无色固体 无色油状液体 毒性 无毒腐蚀性强 无毒，强腐蚀性 化学 性 质 与水反应 H2O+SO3→H2SO4‎ 溶于水 与金属反应 不反应 反应 稳定性 较稳定 稳定 酸性强弱 强酸性 强酸性 检验 与BaCl2 稀现象：生成不溶于稀HNO3的白色沉淀 同SO2‎ ‎2.H2SO4的性质 ‎⑴物理性质 纯净的硫酸：无色、粘稠、油状的液体，密度比水重，与水以任意比互溶，不易挥发。‎ ‎98％的浓硫酸，密度是1.84 g/cm3，物质的量浓度是18.4 mol/L。‎ ‎⑵浓硫酸的特性 ‎①吸水性：应用：作干燥剂 ‎②脱水性：炭化 ‎③强氧化性：与金属、非金属及还原性物质反应。‎ ‎3．硫酸根离子（SO42-）的检验 先加稀盐酸（排除干扰离子），若无现象，再加入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，则有SO42-‎ ‎【疑点归纳】‎ ‎1．浓硫酸与水能形成稳定的水合物，具有吸水性。‎ ‎2.浓H2SO4有酸性，氨气是碱性气体 ‎2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4‎ ‎3.棉布为纤维素所组成，浓硫酸能将其氢、氧两元素以2∶1的比例脱出来，只留下碳而变黑，发生碳化，这是浓硫酸有脱水性。‎ ‎4.硫化氢气体具有还原性，浓硫酸有氧化性，发生氧化还原反应 H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2↑+2H2O 故H2S不能用浓硫酸干燥。‎ ‎5.SO2与浓H2SO4之间不发生氧化还原反应，浓H2SO4吸水性，将SO2干燥。‎ ‎6.浓硫酸沸点338℃高沸点，难挥发性酸，它可制易挥发的氯化氢气体。‎ ‎7.浓硫酸可将碘化氢中的碘离子氧化成为单质碘，得不到碘化氢气体。‎ ‎8.常温下，强氧化性的浓硫酸使铁的表面氧化成一层致密的氧化膜而被钝化。‎ ‎9.银虽是不活泼的金属，在加热的条件下，浓硫酸发生氧化还原，将银氧化。‎ ‎10.浓硫酸铁罐用水清洗，浓硫酸变为稀H2SO4，发生反应Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑见明火氢气易燃，发生爆炸。‎ ‎11.脱水不一定都得到游离态的碳而碳化。某些无机物也与浓硫酸发生脱水，如胆矾与浓硫酸作用：CuSO4·5H2O+5H2SO4(浓)==5H2SO4·H2O+CuSO4现象由蓝然变为白色。‎ ‎【重要考点、热点】‎ ‎1、硫酸的氧化性与酸性 例1： 向50 mL 18 mol·L-1的硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量是（ ）‎ A． 等于0.9 mol B.大于0.45 mol小于0.9 mol ‎ B． C.等于0.45 mol D.小于0.45mol 解析：Cu与稀硫酸不反应，在加热条件下铜和浓硫酸发生化学反应，根据它们的反应方程式可得知参加反应的H2SO4有一半被还原。在Cu 和浓H2SO4的反应中，浓硫酸浓度逐渐降低，变成稀H2SO4时反应会停止。所以0.9mol H2SO4与足量铜片反应时，被还原的H2SO4小于0.45mol。‎ 答案：D ‎2、有关硫酸的计算 例2： 测知由Fe2(SO4)3和FeSO4组成混合物中含S a％，则其含铁量应为（ ）‎ ‎　　A．(100-4a)％‎ ‎　　B．(100-2a)％‎ ‎　　C．(100-a)％‎ ‎　　D．(100-3a)％‎ 解析：在硫酸根组成中硫与氧原子个数比为1∶4，又因硫的相对原子质量是氧的相对原子质量的2倍，在Fe2(SO4)3和FeSO4的组成中，隐含了氧的质量是硫质量的2倍，则含氧为2a％，含铁为1-a％-2a％=(100-3a)％，‎ 答案：D．‎ ‎3、有关硫与硫酸的推断 例3：在下面的框图中，固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1/1和1/2。由D最终可制得E（酸）。‎ ‎（1） 分析判断A和B 各是什么物质，写出各自的化学式。　　‎ ‎（2）写出①～⑦各步反应的化学方程式。‎ ‎　　‎ 解析： 本题属于综合推断题。主要考查学生对元素化合物知识掌握的熟练程度及分析、推断能力。‎ 分析判断A和B的方法有很多。‎ 方法一：根据“固体A和B都由两种相同的元素组成。在A、B中两种元素的原子个数比分别为1：1和1：2，可从中学所学的组成关系类似的物质中寻找，以缩小范围。A、B可能是FeS和FeS2。‎ 方法二：根据“A和B煅烧时都生成C（固体）和D（气体）”可知，在学过的物质中只有FeS和FeS2为满足这一条件的化合物。‎ 方法三：从淡黄色沉淀和红褐色沉淀突破：两化合物中含有共同的元素应是硫和铁，不难知道A、B分别是FeS和FeS2。‎ 答案：（1）A、B分别是FeS和FeS2。‎ ‎4、硫酸工业制法的计算 例4：某设计院承担某硫酸厂的设计任务，该厂要求：①为了控制污染和提高生产效率，不再使用黄铁矿，改用固体硫为原料。②改二次送风（鼓入空气）为一次送风，即送风后使硫充分燃烧，并在下一步催化氧化时不再补充空气。③每天生产50t98%的硫酸。④送风机每天输送空气的体积为5000m3/台（标准状况）。‎ ‎（1）每天消耗含95%的固体硫多少吨？‎ ‎（2）理论上应安装多少台送风机？‎ ‎（3）固体硫充分燃烧后的混合气体中氧气的体积分数ф（O2）的下限为多少？‎ ‎（4）实际安装送风机的台数应略多于理论数（不考虑损坏），为什么？能否过分增加送风机的台数，为什么？（转化过程不考虑损耗；固体硫中杂质与空气不反应；空气中氧气的体积分数为21%）。‎ 解析：（1）设需固体硫的质量为x。由关系式法：‎ ‎ S——————H2SO4‎ 32 ‎98‎ x×95% 50t×98% 得 x=16.8t ‎（2）由反应原理：S+O2=SO2, SO2+1/2O2≒   SO3，SO3+H2O=H2SO4，可得总反应式：S+3/2O2+H2O=H2SO4,n(O2)=n(H2SO4) ×3/2=50×106g×98%÷98g·mol-1×3/2=7.5×105mol。故理论上需安装送风机的台数为：‎ ‎（7.5×105mol×22.4L·mol-1）×10-3m3·L-1÷（5000m3/台×21%）=16台。‎ ‎（3）硫充分燃烧后，混合气体中氧气的体积至少要保证反应SO2+1/2O2≒   SO3所需的氧气。设S燃烧生成的二氧化硫为1体积，则需消耗氧气1体积；催化氧化为三氧化硫需氧气0.5体积；空气带入的氮气为1.5体积×79/21=5.64体积，故混合气体中ф（O2）=(0.5/0.5+1+5.64) ×100%=7%(下限)‎ ‎ （4）实际安装送风机台数略多于理论数的原因是：增大空气（氧气）的量，有利于平衡2SO2+O2 ≒  2 SO3向右移动，从而提高二氧化硫的转化率。但过分增加空气的量，会带走热交换器的热量，降低反应的速率，不利于工业生产。‎ ⅲ【基础知识基本技能A级过关】‎ ‎1. 120克FeS2完全燃烧生成SO2，其转移电子的物质的量是（ B ）‎ ‎ A 4mol B 11mol C 18mol D 22mol ‎2.为了方便某些化学计算，有人将98%浓硫酸表示成下列形式，其中合理的是（ A ）‎ A H2SO4·1/9H2O B H2SO4·H2O C H2SO4·SO3 D SO3·10/9H2O ‎3.在体积、浓度均相同的稀硫酸中，分别放入a g镁、a g锌，在反应充分后发现有一种金属剩余，若所用的稀硫酸含H2SO4物质的量为x mol，则x为（ B ）‎ A x=a/24 B a/24>x>a/65 C a/56>xÊa/24 D a/65>xÊa/24‎ ‎4.能用浓硫酸干燥的混合气体是（ C ）‎ ‎ A H2 和NH3 B H2S和SO2 C H2、SO2和CO D NH3、H2S和SO2‎ ‎5.将SO2和O2的混合物，在一定条件下发生反应，当温度、压强不变时，混合物的体积减少3L，这时生成SO3的体积为（ D ）‎ ‎ A 6L B 5L C 4L D 3L ‎6.能使铁溶解，但又不生成沉淀和气体的是( B )‎ A. 稀硫酸 B.硫酸铁溶液 ‎ C 硫酸铜溶液 D.浓硫酸 ‎7.将硫磺在空气中燃烧生成气体A，把A溶于水得到溶液B，向B中滴加溴水，溴水褪色，B变为C，在C中加入硫化钠产生气体D，再把D通入B溶液可得沉淀E，A、B、C、D、E中均含硫元素。在下列各组中按A、B、C、D、E顺序排列正确的是( D ) A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S ‎ B.SO2、H2SO3、H2SO4、SO2、SO3 C.SO2、H2SO4、H2SO3、SO2、S ‎ D.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S ‎8.不能用硫酸来制备的气体是( C )‎ A. 氯化氢 B.溴化氢 C硫化氢 D二氧化硫 ‎9.有一种生产碘的方法是用NaHSO3还原碘酸盐,每还原出1molI2理论上需NaHSO3( ) ‎ A.1mol B.2mol C.2.5mol D.5mol ‎10. 11.2‎克铁粉与3.2克硫粉的混合物加热充分反应,将所产生的固体溶于足量的稀硫酸,在 标准状况下可得气体的体积是 ( )‎ ‎ A.1.12‎升 B.2.24升 C.3.36升 D.4.48升 ‎【过程与方法 B级能力提升】‎ ‎1.下列四种溶液中，一定存在SO的是( )‎ A.向甲溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀 B.向乙溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加入盐酸沉淀不溶解 C.向丙溶液中加入盐酸使之酸化，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生 D.向丁溶液中加入硝酸酸化，再加入硝酸钡溶液，有白色沉淀产生 ‎2.已知98%的浓H2SO4的浓度为18.4 mol/L，则49%的硫酸溶液的浓度为( )‎ A.9.2‎‎ mol/L B.大于9.2 mol/L C.小于9.2 mol/L D.不能确定 ‎3.向50 mL 18 mol/L硫酸中加入足量的铜片并加热，被还原的硫酸的物质的量（n）为( )‎ A.n=0.9 mol B.0.45 mol＜n＜0.9 mol C.n=0.45 mol D.n＜0.45 mol ‎4.在200 mL 0.5 mol·L－1 NaOH溶液中，加入一定量SO3，在一定条件下蒸发所得溶液，析出的固体物质只有5.0 g，该固体物质的成分可能是(固体物质均不含结晶水) ( )‎ A.Na2SO4 B.NaHSO4 C.NaOH和Na2SO4 D.Na2SO4和NaHSO4 ‎5.利用废铜屑制取CuSO4溶液最好的方法是( )‎ A.铜屑和浓硫酸混合加热 B.铜屑在空气中燃烧后再溶于稀H2SO4‎ C.铜屑与稀硫酸混合加热 D.铜屑在空气中灼烧后再溶于浓H2SO4‎ ‎6.各取pH=2的H2SO4和H2SO3溶液350 mL，分别稀释5倍后，再分别加入0.1 g Zn，在相同条件下让它们充分反应，则( )‎ A.两者放出H2体积一样 B.H2SO4放出的H2比H2SO3放出的H2体积小 C.H2SO4放出的H2比H2SO3放出的H2体积大 D.H2SO4的反应速率比H2SO3的反应速率快 ‎7.某温度下CuSO4的溶解度为25 g，若温度不变，将32 g无水CuSO4粉末撒入m g水中，形成饱和溶液并有CuSO4·5H2O晶体析出时，m的取值范围是( )‎ A.18 g≤m≤128 g B.36 g＜m＜180 g C.18 g＜m＜128 g D.36 g≤m≤180 g ‎8.将三氧化硫溶解在硫酸中所得到的混合物称为“发烟硫酸”，通常以三氧化硫的质量分数表示其组成。将 0.1185 g发烟硫酸试样溶于水，用 0.125 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定。用去此标准溶液20 mL，恰好中和，则试样中SO3的质量分数为( )‎ A.15% B.17% C.34% D.60% ‎9.在硫酸的工业生产中，下列生产操作及对生产操作主要原因的说明二者都正确的是( )‎ A.从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中SO2会与杂质反应 B.硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的不能燃烧 C.SO3用98.3%的浓H2SO4吸收，目的是防止形成酸雾，以使SO3吸收完全 D.SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率 ‎10.下列各组气体中，在实验室可用硫酸制取，又能用浓H2SO4干燥的一组是( ) A.HCl、HBr、H2 B.H2S、CO2、H2 C.H2、SO2、HCl D.NH3、HF、H2 二、非选择题 ‎11.浓硫酸与木炭粉在加热条件下的化学方程式为 。‎ ‎（2）试用下图所列各装置设计一个实验，验证上述反应所产生的各种产物。这些装置的连接顺序（按产物气流从左到右的方向）是（填装置的编号）： → →‎ ‎ → 。‎ ‎（3）实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色。A瓶溶液的作用是 ，B瓶溶液的作用是 ，C瓶溶液的作用是 。‎ ‎（4）装置②中所加的固体药品是 ，可确证的产物是 ，确定装置②在整套装置中位置的理由是 。‎ ‎（5）装置③中所盛溶液是 ，可验证的产物是 。‎ ‎12.某无色溶液可能含有下列钠盐中的几种：A.氯化钠 B.硫化钠 C.亚硫酸钠 D.硫代硫酸钠 E.硫酸钠 F.碳酸钠。向此溶液中加入适量稀硫酸，有浅黄色的沉淀析出，同时有气体产生。此气体有臭鸡蛋气味，可使澄清的石灰水变浑浊，不能使品红 试液褪色。根据上述实验现象回答下列问题。 ‎(1)不能使品红试液褪色，说明该气体中不含 (填写分子式)。‎ ‎(2)此无色溶液中至少存在哪几种钠盐?请写出全部可能的情况(填写相应的字母)。 第一种情况是 ，第二种情况是 ，‎ 第三种情况是 ，第四种情况是 。(可不填满，也可补充)‎ ‎13.A～F均为中学化学中常见的物质，它们之间相互转化的关系如下图所示(反应生成的水已略去)： ‎ (1)写出下列物质的化学式： A ，D ，F 。‎ ‎(2)单质C与D的浓溶液反应时，若转移0.1 mol 电子，则生成E物质多少克？‎ ‎14.在两个质量相等的烧杯中，均盛有100 mL 1 mol·L－1的稀硫酸，分别向两烧杯中加入A g NaHCO3和B g KHCO3固体，反应完全后，两烧杯中所剩物质的总质量相等。‎ ‎(1)当两种盐均不足时，A∶B的值为多少? ‎(2)当硫酸不足量时，试求A∶B的值，并求出A和B的取值范围。‎ ‎15.硫铁矿高温下空气氧化产生二氧化硫：4FeS2＋11O28SO2＋2Fe2O3‎ 设空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200(体积分数，以下气体含量均用体积分数表示)，试完成下列各题：‎ ‎（1）1.00 mol FeS2完全氧化，需要空气的体积（标准状况）为 L。‎ ‎（2）55 L空气和足量FeS2完全反应后，气体体积（同温同压）变为 L。‎ ‎（3）用空气氧化FeS2产生的气体混合物中，O2的含量为0.0800,计算SO2的含量。 ‎（4）设FeS2氧化产生的气体混合物为100 L，其中O2为a L,SO2为b L。‎ ‎①写出a和b的关系式。 ‎②在下图中画出a和b的关系曲线(FeS2氧化时，空气过量20%)。 说明：为方便作图，纵坐标用13b表示。‎ 第12课答案：‎ ⅲ【基础知识基本技能A级过关】‎ ‎1.B 2.AD 3.B 4.C 5.A 6.B 7.D 8.B 9.D 10.D ‎【过程与方法 B级能力提升】‎ ‎1.C 2.C 3.D 4.C 5.B 6.A 7.C 8.A 9.C 10.C ‎11.（1）C+2H2SO4（浓）2SO2↑+CO2↑+2H2O ‎（2）④→②→①→③ ‎(3)验证产物气流中有SO2 将SO2全部氧化吸收 确证产物中SO2已被B瓶溶液全部氧化吸收 ‎（4）无水硫酸铜 水蒸气 由于产物气流通过①、③时会带出水蒸气，所以②必须在①、③之前 ‎（5）澄清石灰水 CO2 ‎12.(1)SO2（2）ＢCF ＢＤF ‎13.(1)CuSO4 H2SO4 SO3 ‎2 mol∶‎64 g=0.1 mol∶m m=‎3.2 g ‎14.‎ ‎15．（1）308 （2）52（3）设SO2为x（体积分数），则有 ‎4×(×11+0.0800)=1－0.0800－xx=0.0923 ‎(4)①13b=200－‎‎10a ‎②‎