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、现象及结论实验步骤实验现象实验结论在一个带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入一段卷成螺旋状的铜丝。在试管里加入2 mL浓硫酸，塞紧橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触无明显现象常温下浓硫酸与Cu不反应点燃酒精灯，加热铜丝逐渐溶解，同时放出气体，品红溶液褪色，紫色石蕊溶液变为红色浓硫酸与Cu在加热的条件下反应，生成的气体能漂白品红溶液；其水溶液呈酸性，能使酸碱指示剂变色向上拉铜丝，冷却后，把试管里的液体慢慢地倒入盛有少量水的另一支试管中，观察溶液的颜色试管中的液体呈现蓝色浓硫酸与Cu在加热条件下反应生成硫酸铜（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方法操作结论一分别滴到火柴梗上变黑者为浓硫酸二分别加入到盛水的试管中放热者为浓硫酸三加到CuSO4·5H2O晶体中晶体变白色的为浓硫酸四分别加入铝箔常温下反应的是稀硫酸，不反应的是浓硫酸五滴加到浓盐酸中产生白雾的是浓硫酸六加入铜片并加热溶液变蓝，产生刺激性气味气体的是浓硫酸，不反应的是稀硫酸七用玻璃棒蘸取液体粘稠状的为浓硫酸八称量相同体积的酸质量大的是浓硫酸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0.45molD．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（    ）选项ABCD实验目的吸水性脱水性稀释放热强氧化性实验装置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SO2⑦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SO2A．①②③        B．①④        C．③⑤        D．⑥⑦⑧7．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。