专题07 浓硫酸性质的探究——备战2022年高考化学之突破教材实验热点

专题07  浓硫酸性质的探究

1．浓硫酸与铜反应

（1）反应原理：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。

（2）实验装置

（3）实验步骤、现象及结论

（4）浓H2SO4的反应规律

①与活泼金属(如Zn)反应，开始产生SO2，硫酸浓度变小后，产生H2。

②与不活泼金属(如Cu)反应，开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与不活泼金属反应。

③浓硫酸在与金属的反应中既表现氧化性又表现酸性。浓硫酸在与非金属的反应中只表现氧化性。

2．鉴别浓硫酸和稀硫酸的方法

3．浓硫酸的脱水性

（1）定义：指浓硫酸能将有机物中的氢、氧原子按2∶1的比例脱去的性质。

（2）实验操作示意图：

（3）实验现象及分析

蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的炭，并放出有刺激性气味的气体。蔗糖的分子式为C12H22O11，在浓硫酸作用下脱去水分子：C12H22O1112C+11H2O，在该实验下，浓硫酸既体现脱水性又体现氧化性。

浓硫酸的稀释：将浓硫酸沿容器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。

某兴趣小组在实验室用铜和硫酸为原料，采用多种方法制取硫酸铜，制备方法如下：

方法一

（1）浓硫酸试剂瓶上适合贴上的标签是________(填序号)。

（2）甲同学取6.4 g铜片和10 mL 18 mol·L－1浓硫酸，放在试管中共热时发现，铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液，而是在试管底部看到灰白色沉淀。甲同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分，设计下列实验：

实验步骤：倾倒掉上层液体后，向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水，边加边搅拌。

实验现象： _______________________________________________________。

实验结论：所得灰白色固体的化学式为__________。

（3）乙还观察到加热过程中，试管内壁上部析出少量淡黄色固体物质，持续加热，淡黄色固体物质又慢慢地溶于浓硫酸而消失。淡黄色固体消失的原因是(用化学方程式回答)______________________ _______________________。

直到最后反应完毕，发现试管中还有铜片剩余，乙根据自己所学的化学知识，认为试管中还有硫酸剩余。他这样认为的理由是_________________________________________________。

方法二

（4）丙同学认为甲设计的实验方案不好，他自己设计的思路是2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。

对比甲的方案，你认为丙同学的优点是①__________________________________________；

②___________________________________________________。

方法三

（5）丁同学取一铜片和稀硫酸放在试管中，再向其中滴入双氧水发现溶液逐渐呈蓝色，写出反应的化学方程式________________________________________________________。

【答案】（1）BD

（2）灰白色物质溶解，溶液变为蓝色　CuSO4

（3）S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O　随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，溶液由浓变稀，稀硫酸不能与铜发生反应

（4）①产生等量的硫酸铜，消耗的硫酸更少　②不产生有毒气体SO2

（5）H2SO4＋Cu＋H2O2===CuSO4＋2H2O

【解析】（1）浓硫酸有强烈的腐蚀性和氧化性，故选B、D。

（2）浓硫酸有吸水性、脱水性，在试管底部看到的灰白色沉淀是浓硫酸与铜反应生成的无水硫酸铜。

（3）反应中生成的淡黄色固体是硫，持续加热，硫被浓硫酸氧化。

（4）丙同学用H2SO4的量少，且没有二氧化硫有毒气体产生。

（5）铜片有还原性，能被氧化成铜离子，过氧化氢有氧化性能被还原为水，稀硫酸提供氢离子。

【反思归纳】（1）注意“量变”引起的“质变”

①浓硫酸参加的反应，随着反应的进行，因水的生成和硫酸的消耗会造成硫酸浓度的减小进而引起“质变”。如浓硫酸与Zn的反应。

②铁和浓硫酸加热条件下，可发生反应，但生成物决定于铁的量，铁不足生成Fe3＋，铁过量生成Fe2＋。

（2）注意工业上生产胆矾的方法

工业上生产胆矾时，一般不用铜和浓硫酸反应，而是先把铜在空气中灼烧后，再与稀硫酸反应，目的是节约原料和防止污染。

1．对下列事实的解释正确的是（    ）

A．医疗上可用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药，是因为硫酸钡不溶于酸

B．蘸有浓硫酸和蘸有浓氨水的玻璃棒靠近没有白烟，说明硫酸与氨气不反应

C．向50mL18mol·L-1的H2SO4溶液中加入足量的铜片加热充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量等于0.45mol

D．常温下，浓H2SO4可以用铝制容器贮存，说明铝与浓硫酸不反应

2．下列关于硫酸铜的说法正确的是

A．蓝色硫酸铜晶体放入浓硫酸中，沉在底部变为了白色粉末，这是由于浓硫酸具有脱水性

B．将一块打碎后的硫酸铜晶体残片，放入盛硫酸铜饱和溶液的孤立体系中，一段时间后取出观察，又具有规则的几何外形了，称其质量也增加了

C．向硫酸铜溶液中投入绿豆大小的金属钠，钠块游动并着火燃烧，反应完成后，发现有蓝色并夹杂黑色颗粒的絮状沉淀生成，着火并产生黑色颗粒表明，取用钠块时，没有用滤纸吸干其表面的煤油

D．硫酸铜溶液与纯碱溶液混合时，有绿色沉淀生成，说明CuCO3固体为绿色

3．碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中（如图装置），下列有关说法正确的是

A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡

B．在Z导管出来的气体中无二氧化碳

C．洗气瓶中产生的沉淀是亚硫酸钡和碳酸钡

D．在Z导管的出口处会有红棕色气体出现

4．某同学设想用下表所给装置来验证浓硫酸的某些性质，其中不能达到实验目的的是（    ）

5．某化学兴趣小组探究铜丝与足量浓硫酸的反应，装置（已略去夹持装置，其中铜丝可抽动）如图，下列有关说法不正确的是（    ）

A．①中生成的气体可使品红溶液褪色

B．②中可观察到溶液黄色变浅，且有白色沉淀生成

C．为进行尾气处理，③中装有溶液

D．反应后，通过向①中加水，观察溶液颜色可判断反应有硫酸铜生成

6．下列有关浓硫酸的叙述中正确的是

①浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化

②浓硫酸与铜加热反应后，铜片有剩余，硫酸完全反应

③浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化

④浓硫酸与铜加热反应后，铜片有剩余，向反应后的溶液中再加入铁片，会有氢气生成

⑤浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体

⑥浓硫酸与铁加热反应后，铁片有剩余，生成的气体除水蒸气外为SO2

⑦浓硫酸具有强氧化性，常温下能与Cu发生剧烈反应

⑧浓硫酸具有强氧化性，SO2具有还原性，所以浓硫酸不能干燥SO2

A．①②③        B．①④        C．③⑤        D．⑥⑦⑧

7．某校研究性学习小组，探究一定量的浓硫酸与足量锌充分反应产生的气体产物，进行如下实验：按图组装好实验装置，在A中加入5 mL 98%的浓硫酸和足量的锌粒，微热试管A，观察到C、D、E中均有气泡产生；随后气泡量减少，品红溶液褪色，D中先出现浑浊后浑浊消失；反应较长时间后，C、D、E中的气泡量又会明显增加。

试回答：

（1）写出A中从反应开始到停止可能发生反应的化学方程式：____________________________。

（2）从甲、乙中选择合适的装置填入B、C中，并进行正确连接，a接________、________接b，c接________、________接d。

（3）能证明浓硫酸具有强氧化性的实验现象为____________________。

（4）D中浑浊消失的离子反应方程式为___________________________。

（5）D、E两支试管中CCl4的作用是_________________________。

（6）若A中Zn足量，充分反应后得到气体的成分是________。

8．某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应，用如图所示装置进行有关实验。

实验中某同学将a g铜片和12 mL 18 mol·L－1的浓硫酸放入圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H2SO4和Cu剩余。

请回答：

（1）请写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式：_____________________________。

（2）装置E中试管D内盛品红溶液，当C中气体收集满后，D中有可能观察到的现象是______________________。

实验装置E中D有可能造成环境污染，试用最简单方法加以解决(实验用品自选)______________。

装置B的作用是储存多余的气体。当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是____________________。B中应放置的液体是________(填字母)。

A 饱和Na2SO3溶液  B 酸性KMnO4溶液    C 浓溴水  D 饱和NaHSO3溶液

（3）问题讨论：为什么有一定量的余酸还未能使Cu完全溶解。你认为原因是______________________。

足量下列药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是________(填字母)。

A Fe   B BaCl2溶液    C Ag   D Na2CO3溶液

（4）实验中该同学向A中反应后溶液中通入一种气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是__________(填名称)，反应的化学方程式是__________________________________。

9．不同浓度的硫酸与锌反应时，硫酸可以被还原为SO2，也可被还原为氢气．为了验证这一事实，某同学拟用下图装置进行实验(实验时压强为101kPa，温度为0℃)．

（1）若在烧瓶中放入1.30g锌粒，与cmol/LH2SO4反应，为保证实验结论的可靠，量气管的适宜规格是___________。

A．200mL      B．400mL         C．500mL

（2）若1.30g锌粒完全溶解，测得盛氢氧化钠溶液的洗气瓶增重1.28g，则圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为________。

（3）若烧瓶中投入ag锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重bg量气管中收集到VmL气体，其依据得失电子守恒的原理，可得出a、b、V之间的关系为：是________。

（4）若在烧瓶中投入dg锌，再加入VLcmol/L浓硫酸，充分反应后锌有剩余，测得盛氢氧化钠溶液的洗气瓶增重mg，则整个实验过程产生的混和气体中H2和SO2物质的量之比=________(用含字母的代数式表示)．若撤走盛有无水氯化钙的U型管，的比值将________(填偏大、偏小或无影响)。

10．为研究铁质材料与热的浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：

（1）将钢钉（碳素钢）放入冷的浓硫酸中，10分钟后将钢钉移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，钢钉表面无明显变化。

（2）将已去除表面氧化物的钢钉（碳素钢）放入冷的浓硫酸中，10分钟后将钢钉移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，钢钉表面无明显变化，其原因是____________。

（3）称取钢钉（碳素钢）放入浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液并收集到混合气体。

①甲同学认为溶液中除含有之外还可能含有。若要确认在溶液中是否存在，应选用______（填序号）。

A．溶液和氯水

B．铁粉和溶液

C．浓氨水

D．酸性溶液

②乙同学取（标准状况）气体通入足量溴水中，发生反应，然后加入足量溶液，经适当操作后得到干燥固体。由此推知气体中的体积分数为______。

11．工业上常用铁质容器盛装冷的浓硫酸。但某兴趣小组的同学发现将一定量的生铁与浓硫酸加热时，观察到固体能完全溶解，并产生大量气体。为此他们进行了如下探究实验。

[探究—]：称取铁钉(碳素钢)6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X，并收集到气体Y。

（1）(I)甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+若要判断溶液X中是否含有Fe2+，可以选用___。

a.KSCN溶液和氯水      b.酸性KMnO4溶液     c.浓氨水

(II)乙同学将336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发现溶液颜色变浅，试用化学方程式解释溴水颜色变浅的原因___，然后向反应后的溶液中加入足量BaCl2溶液，经适当操作得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为___。(结果保留一位小数)。

[探究二]：甲乙两同学认为气体Y中除SO2外，还可能含有H2和CO2。为此设计如图实验装置(图中夹持仪器省略)进行验证。

（2）简述该实验能产生少量H2的原因(用化学用语结合少量文字表述)___。

（3）装置B中试剂的作用是的___，装置F的作用是___。

（4）为了进一步确认CO2的存在，需在上述装置中添加M于__(选填序号)，M中所盛装的试剂可以是___。

a.A~B之间       b.B~C之间

c.C~D之间       d.E~F之间

纸屑能制氢

氢气是一种广受关注的清洁能源，目前的制氢方法主要有天然气制氢和电解水制氢，前者产生温室气体二氧化碳，后者能耗大。日本研究人员开发出一种新技术，在分解处理纸屑后获得的糖分中混入从植物叶片中提取的叶绿素，并添加铂粉作为催化剂，在接受阳光照射时便能产生少量氢气。