【大綱版創(chuàng)新設(shè)計】2011屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第3節(jié) 硫酸及硫酸工業(yè)測試 大綱人教版

第六章氧族元素及環(huán)境保護(hù)第三節(jié)硫酸及硫酸工業(yè)1．(2010·改編題)向25mL18.4mol·L－1H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應(yīng)后，被還原的H2SO4的物質(zhì)的量()A．小于0.23molB．等于0.23molC．在0.23mol～0.46mol之間D．大于0.46mol解析：n(H2SO4)＝0.46mol，假設(shè)完全反應(yīng)被還原的H2SO4為0.23mol，可見A項符合題意。答案：A2．(2010·模擬題)小試管中盛有幾毫升水，與大試管連通的U形細(xì)玻璃管內(nèi)放有少量的水(已染成紅色)。如沿小試管壁小心地慢慢注入3mL濃硫酸，靜置片刻后，U形細(xì)玻璃管中可觀察到的液面現(xiàn)象是()A．左高右低B．左低右高C．左右一樣高D．來回振動解析：濃H2SO4稀釋放熱，大試管中氣體溫度升高，壓強(qiáng)增大，使U形管中液體向右移動，故液面左低右高。答案：B3．(2010·模擬題)下列事實(shí)與濃硫酸的脫水性無關(guān)的是()A．分別將盛裝濃硫酸和硫酸銅藍(lán)色晶體的試劑瓶，敞口放置于同一密閉容器中一段時間后，硫酸銅變成白色粉末B．濃硫酸使蔗糖變黑C．乙醇與濃硫酸混合制取乙烯D．濃硫酸使乙酸與乙醇反應(yīng)生成乙酸乙酯解析：根據(jù)吸水性和脫水性的本質(zhì)區(qū)別不難分析，濃硫酸使藍(lán)色硫酸銅晶體變成白色粉末，是濃硫酸吸收空間內(nèi)的水分而促使CuSO4·5H2O失水所致，不屬于脫水，B、C中的變化均屬脫水作用；D中濃H2SO4吸收乙酸脫羥基乙醇脫氫生成的水使平衡正向移動生成乙酸乙酯，體現(xiàn)濃H2SO4的吸水性。答案：AD4．(2010·北京四中月考題)在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是()A．硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因?yàn)榇髩K的硫鐵礦不能在空氣中燃燒B．從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因?yàn)闋t氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng)C．二氧化硫氧化為三氧化硫時需使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率D．三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全解析：A項，“粉碎”目的是為了增大反應(yīng)接觸面積；B項，“凈化”是為了防止催化劑中毒；使用催化劑可提高反應(yīng)速率，不能使轉(zhuǎn)化率發(fā)生改變。答案：D5．(2010·太原十中期中考題)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO3的吸收過程是在吸收塔(如圖)中進(jìn)行的，吸收塔里還裝入了大量瓷環(huán)。下列說法中不正確的是()A．從①處通入SO3，整個吸收操作采取逆流的形式B．從②處噴下98.3%的硫酸，瓷環(huán)的作用是增大接觸面積C．從③處導(dǎo)出的氣體只含有少量SO2，可直接排入大氣D．從④處流出的是可用水或稀硫酸稀釋的濃硫酸解析：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時容易形成酸霧，吸收速率慢，不利于三氧化硫的吸收；氣體的吸收常采用逆流原理，這樣有利于氣、液的充分接觸，吸收效果好；從吸收塔上部導(dǎo)出的氣體是N2、沒有起反應(yīng)的O2和少量二氧化硫，直接排入大氣會污染環(huán)境，所以應(yīng)用吸收劑吸收或循環(huán)使用。答案：C6．(2010·模擬題)某?；瘜W(xué)小組學(xué)生測定硫酸銅晶體里結(jié)晶水的含量。若實(shí)驗(yàn)測得硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量偏低，造成此結(jié)果可能的原因有()①加熱前所用的坩堝未完全干燥②加熱時有少量固體濺出③被測樣品中含有加熱易揮發(fā)的雜質(zhì)④在空氣中冷卻后稱量⑤加熱至樣品還有淡淡的藍(lán)色時就冷卻稱量A．①④B．②④C．③⑤D．④⑤解析：判斷實(shí)驗(yàn)測得硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量出現(xiàn)的誤差依據(jù)為：w(H2O)＝eq\f(m(H2O),m(CuSO4·xH2O樣品))×100%①②③使m(H2O)增大，m(CuSO4·xH2O樣品)不變；④⑤使m(H2O)減少，m(CuSO4·xH2O樣品)不變。答案：D7．(2010·徐州市五校期中聯(lián)考題)將一定量的鋅與100mL18.5mol·L－1濃硫酸充分反應(yīng)后，鋅完全溶解，同時生成氣體A16.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。將反應(yīng)后的溶液稀釋到測得溶液的pH＝0，則下列敘述中錯誤的是()A．氣體A為SO2和H2的混合物B．氣體A中SO2和H2的體積比為4∶1C．反應(yīng)中共消耗鋅97.5gD．反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子1.5解析：n(H2SO4)＝1.85mol；剩余的為1L×1mol/L×eq\f(1,2)＝0.5mol；n(氣體)＝0.75mol(無論是SO2還是SO2與H2的混合物)?反應(yīng)轉(zhuǎn)移1.5mol電子?反應(yīng)的Zn為0.75mol?n(ZnSO4)＝0.75mol?n(SO2)＝1.85mol－0.5mol－0.75mol＝0.6mol?n(H2)＝0.15mol?A、B、D選項正確，C選項符合題意。答案：C8．(2010·模擬題)把含硫48%的硫鐵礦先制成硫酸，再吸收氨氣制成硫酸銨。1t這種硫鐵礦在理論上能制得硫酸銨()A．1.06tB．1.98tC．2.14tD．2.26t解析：根據(jù)“S”→H2SO4→(NH4)2SO4關(guān)系式可得出m[(NH4)2SO4]＝eq\f(1t×48%,32)×132＝1.98t。答案：B9．(2009·天津八校5月聯(lián)考題)某化工廠工業(yè)廢水中含H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，采用邊排放邊中和的方法將它處理至基本上呈中性，處理方法如下圖所示，若處理后廢水pH＝7，則2%NaOH溶液的流量為()A．0.00816m3·s－1B．C．0.01632m3·s－1D．解析：抓住pH＝7即n(NaOH)＝2n(H2SO4)這個等量關(guān)系列式求算。0．01m3·s－1×1.02g·cm－3×2%÷98g·mol－1×2×4016m3答案：A10．(2010·模擬題)實(shí)驗(yàn)室里有一瓶試劑的標(biāo)簽部分被腐蝕，如圖所示，僅知該試劑是只含短周期元素的純凈物。某同學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究該試劑成分，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論都正確的是()A．取該樣品加入足量的硝酸鋇溶液和稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，則該樣品的成分一定是硫酸鈉B．取該樣品溶于水，測得溶液pH＝10，將溶液放置在空氣中，一段時間后再測定溶液pH＝7，該樣品可能是亞硫酸鈉C．取該樣品溶于水，加入足量稀硫酸，將產(chǎn)生氣體通入品紅溶液，品紅溶液褪色，加熱溶液變紅色，則樣品成分是Na2SD．若樣品成分是硅酸鈉(Na2SiO3)，溶于水，滴加鹽酸至過量，產(chǎn)生現(xiàn)象是先生成白色沉淀，后沉淀溶解解析：根據(jù)標(biāo)簽知，樣品中一定含有鈉元素，即該化合物是鈉鹽?？赡苁橇蚧c、亞硫酸鈉、硫酸鈉、硅酸鈉等。樣品中加入硝酸鋇和鹽酸，溶液中“H＋＋NO3－”相當(dāng)于硝酸，能氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉(也可能是氧化硫化鈉生成硫酸鈉)，所以產(chǎn)生白色沉淀，不能說明原樣品是硫酸鈉，A錯；2Na2SO3＋O2=2Na2SO4，亞硫酸鈉是弱酸強(qiáng)堿鹽，溶液顯堿性，在空氣中轉(zhuǎn)化成硫酸鈉，硫酸鈉是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液呈中性，B正確；溶有SO2的品紅溶液加熱變紅色，原因是SO2的漂白是可逆的，與稀硫酸反應(yīng)能生成SO2的鈉鹽均滿足，C錯；向硅酸鈉溶液中滴加鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，硅酸不溶于強(qiáng)酸：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓，D錯。答案：B11．請根據(jù)工業(yè)制硫酸的有關(guān)知識回答下列問題：(1)黃鐵礦在沸騰爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________。(2)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(如圖所示)。按此密閉體系中氣體的流向判斷，在R處流出的氣體中除N2外的主要組成為()A．SO2B．SO2、SO3C．SO2、O2D．SO3、O2、SO2(3)接觸法制硫酸過程中：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)判斷下列圖象正確的是(填序號)________。壓強(qiáng)SO2的轉(zhuǎn)化率/%溫度p1p240099.699.750096.997.8(4)下圖表示的是工業(yè)制硫酸中尾氣的綜合利用，氣體M回收后可進(jìn)入接觸室循環(huán)利用，請根據(jù)圖示判斷X是(填名稱)________，寫出Y與硫酸反應(yīng)生成M的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________。解析：(1)黃鐵礦與氧氣在沸騰爐里反應(yīng)；(2)該裝置為接觸室，R處流出的氣體就是在接觸室中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物，其主要成分是二氧化硫和氧氣；(3)根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)表知，p2>p1，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高；增大壓強(qiáng)，三氧化硫的百分含量提高，AB圖象符合題意。答案：(1)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋8SO2(2)C(3)AB(4)氨水(NH4)2SO3＋H2SO4=(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑12．(2010·河北師大附中月考題)小明同學(xué)在學(xué)習(xí)“硫酸及其鹽的某些性質(zhì)與用途”的過程中，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)一：探究濃硫酸的氧化性將實(shí)驗(yàn)室常用的藥品放入如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置后，加熱裝置甲。(夾持和加熱裝置省略)(1)該裝置設(shè)計上存在明顯缺陷，請指出：_______________________________________________________________________。(2)寫出裝置甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________。裝置乙中的試劑是_______________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)二：探究某硫酸亞鐵鹽固體是否變質(zhì)(3)請你幫助小明同學(xué)完成如下實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論解析：(1)制氣裝置不能在封閉體系中進(jìn)行，否則易引起爆炸，因此尾氣吸收裝置乙中的廣口瓶不能加瓶塞。(2)根據(jù)品紅溶液可推測發(fā)生裝置中生成了SO2氣體，因此可選用Cu與濃硫酸反應(yīng)或C與濃硫酸反應(yīng)。(3)檢驗(yàn)硫酸亞鐵鹽固體是否變質(zhì)即檢驗(yàn)樣品中有無Fe3+，檢驗(yàn)Fe3+最靈敏的試劑是KSCN溶液。誤區(qū)警示：在解答第(3)題時應(yīng)注意，題中只要求檢驗(yàn)樣品是否變質(zhì)，因此沒有必要檢驗(yàn)樣品中有無Fe2+。答案：(1)裝置乙中的廣口瓶不應(yīng)加瓶塞(2)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O(或C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O，其他合理答案也可)NaOH溶液(3)實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論往一支試管中加入少量固體樣品，加水溶解，再滴加幾滴KSCN溶液若溶液變?yōu)檠t色，說明該固體已變質(zhì)；若溶液未變?yōu)檠t色，說明該固體沒有變質(zhì)13．(2010·模擬題)實(shí)驗(yàn)室用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫的廢液中含有大量的硫酸鋅。因粗鋅中常含有鐵等雜質(zhì)，溶液中混有一定量的硫酸亞鐵。為充分利用制氫廢液，某?；瘜W(xué)興趣小組以制氫氣的廢液為原料來制取皓礬(ZnSO4·7H2O)并探究其性質(zhì)。(1)制備皓礬的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示：已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為：Fe(OH)3：2.7～3.7Fe(OH)2：7.6～9.6Zn(OH)2：5.7～8.0試回答下列問題：①實(shí)驗(yàn)室常用粗鋅和稀硫酸反應(yīng)而不用純鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，除了純鋅成本較高外，還有一重要原因是_______________________________________________________________________；②試劑E供選擇使用的有：Zn粉、ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3、ZnSO4等，應(yīng)選用________，其理由是_____________________________________________________________________；晶體2，該過程的名稱是________；→晶體2，該過程的名稱是________；④在得到皓礬時，向晶體中加入少量酒精洗滌而不用水的原因是______________________________________________________________________。(2)探究ZnSO4·7H2O的性質(zhì)⑤稱取28.7gZnSO4·7H2O研細(xì)后置于坩堝中小心加熱的對應(yīng)數(shù)據(jù)見下表：溫度(℃)602409301000殘留固體質(zhì)量(g)19.716.18.18.1試寫出ZnSO4·7H2O加熱到1000℃時的反應(yīng)方程式_______________________________________________________________________。解析：本題是一道結(jié)合化工的推斷型實(shí)驗(yàn)題，難度一般。(1)①形成原電池可加快鋅與硫酸的反應(yīng)速率。②注意在滿足沉淀的同時，不能引進(jìn)新的雜質(zhì)。(2)⑤通過題給表格數(shù)據(jù)分析可知930℃答案：(1)①粗鋅中含有的雜質(zhì)可與鋅形成原電池，可加快鋅與硫酸的反應(yīng)速率②ZnO[ZnCO3或Zn(OH)2]調(diào)節(jié)溶液的pH至3.7～5.7，使得Fe3＋完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，同時避免引入新的雜質(zhì)③重結(jié)晶④為了沖洗掉晶體表面的水及雜質(zhì)離子，防止晶體溶解，影響產(chǎn)率(2)⑤ZnSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(1000℃))ZnO＋SO3↑＋7H2O↑14．(2010·模擬題)某研究性學(xué)習(xí)小組為研究Cu與濃H2SO4的反應(yīng)，設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)。實(shí)驗(yàn)選用細(xì)銅絲、98.3%H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端沒入濃H2SO4中，另一端露置在液面上方。以下是該學(xué)習(xí)小組部分交流記錄及后續(xù)探究實(shí)驗(yàn)的記錄。材料一小組交流摘錄學(xué)生1：加熱前，無現(xiàn)象發(fā)生；加熱后，液面下銅絲變黑，產(chǎn)生氣泡，有細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲表面進(jìn)入濃硫酸中，黑色物質(zhì)是什么？值得探究！學(xué)生2：加熱后，我也觀察到黑色顆粒狀物質(zhì)，后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨腆w，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO4。學(xué)生3：你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑，而且試管上部內(nèi)壁有少量淡黃色S固體凝聚，會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應(yīng)，我查資料發(fā)現(xiàn)：2Cu＋S=Cu2S(黑色)。材料二探究實(shí)驗(yàn)剪輯實(shí)驗(yàn)1：將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑，然后插入稀硫酸中，銅絲重新變得光亮，溶液呈藍(lán)綠色；將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑，然后插入稀硫酸中無變化。實(shí)驗(yàn)2：截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲，插入稀硫酸中無變化；將濃硫酸液面下方變黑的銅絲，插入稀硫酸，黑色明顯變淺，溶液呈藍(lán)綠色。實(shí)驗(yàn)3：將溶液中的黑色顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)過濾、稀硫酸洗，蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱，然后冷卻，用電子天平稱重發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少10%左右。根據(jù)上述材料回答下列問題：(1)A試管上方的長導(dǎo)管的作用是______________________________________________________________________；D、E兩支試管中CCl4的作用是______________________________________________________________________。(2)加熱過程中，觀察到A試管中出現(xiàn)大量白色煙霧，起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)，在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時，淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學(xué)反應(yīng)方程式：_____________________________________________________________________。(3)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進(jìn)行加熱，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色，但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)混濁或沉淀。你的猜想是______________________________________________________________________。(4)根據(jù)上述研究，結(jié)合所學(xué)知識，你認(rèn)為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是________________(寫化學(xué)式)。解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)銅與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物。(1)長導(dǎo)管的作用是冷凝氣體，D、E兩支試管中CCl4的作用是防止倒吸，因?yàn)楫a(chǎn)物中的SO2、CO2氣體能被堿液完全吸收，容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象；(2)出現(xiàn)的淡黃色固體只能是單質(zhì)硫，消失的原因是被濃硫酸氧化；(3)中生成了Ca(HSO3)2而不出現(xiàn)沉淀；(4)依據(jù)材料二中幾個實(shí)驗(yàn)可以推出結(jié)論。答案：(1)冷凝、回流防止倒吸(2)S＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))3SO2↑＋2H2O(3)SO2生成量較大，生成了Ca(HSO3)2溶液(4)CuO、CuS、Cu2S15．(2010·煙臺一中期中考題)下圖是無機(jī)物A～M在一定條件下的轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物及反應(yīng)條件未列出)。其中，I是由第三周期元素組成的單質(zhì)中