Question

【题目】硫酸是一种重要的化工原料，也是实验室中常用的化学试剂。下面是对硫酸的性质、制取、用途等方面的探究，请你共同参与并回答有关问题。

（探究一）硫酸的性质

(1)探究浓硫酸的某些特性。

①用小木棍蘸取少量浓硫酸，放置一会后，可观察到___。

②浓硫酸的稀释：浓硫酸稀释过程如图1所示，b中盛放的物质是___，a的作用是___。

③兴趣小组把98%的浓硫酸10ml和63.3%的硫酸溶液约20mL分别放入两个相同的小烧杯中，称量、观察、记录、分析，根据室温环境下实验的数据绘成的曲线如图2．由图2曲线你能得到的实验结论：_____(写两点)。

(2)探究稀硫酸的化学性质。

如图3将适量的稀硫酸分别加入A～E的五只烧杯中。

①有产生气泡的是___(填序号，下同)；有白色沉淀生成的是___。

②能证明C中发生化学反应的现象是___。

(3)请写出稀硫酸的一种用途___。

（探究二）硫酸的工业制法。

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程如图4所示。

(1)接触室中发生的化学方程式为___。

(2)依据生产硫酸的工艺流程图，下列说法正确的是___(填字母序号)。

A 为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎 B 催化剂能够提高SO2的反应速率和产量

C 吸收塔中得到的产品为混合物 D 沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

(3)接触室中的SO2平衡转化率与温度及压强的关系如图5所示。催化剂活性与温度的关系见图6．在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压和450℃(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是___；___。

（探究三）探究某黄铁矿中FeS2的含量。

同学们进行了如下实验探究。

（查阅资料）①4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2

②Na2SO3 +H2O2 ＝Na2SO4 +H2O

（实验探究）

Ⅰ称取1.60g黄铁矿样品放入如图7所示装置(夹持装置省略)的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气、高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至完全反应。

Ⅱ反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如图8处理

（问题讨论）

(1)I中装置甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液，其作用是___；II中滤液所含的溶质一定有___。

（含量测定）

(2)II中最终得到的4.66g固体是___(填化学式)。

(3)计算该黄铁矿中FeS2的质量分数为___。(写出计算过程)

（交流反思）

(4)如果缺少甲装置，则最终测得FeS2的质量分数将会___(填“偏大”“偏小”“不变”)

(5)如何证明II中所加BaCl2溶液已过量(请简要写出操作方法及现象)___。

Answer 1

【答案】小木棍变黑 浓硫酸 搅拌，使产生的热量迅速扩散 浓硫酸和一定浓度的稀硫酸都具有吸水性 浓硫酸比稀硫酸的吸水能力强 BD E 溶液由红色逐渐变为无色 金属表面除锈，制化肥、农药、染料、冶炼金属，精炼石油等 2SO2+O22SO3 ACD 不选B点，因为压强越大，对设备和能耗的要求也大 不选C点，因为温度越低，催化剂的活性不高，反应速率会变慢 吸收空气中的CO2 NaCl、BaCl2和NaOH BaSO4 75% 偏大 向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无沉淀出现，则BaCl2溶液已过量

【解析】

[探究一]硫酸的性质

（1）探究浓硫酸的某些特性。

①浓硫酸具有脱水性，用小木棍蘸取少量浓硫酸，放置一会后，可观察到小木棍变黑。故填：小木棍变黑

②浓硫酸的稀释，是将酸加入到水里去，并且不断用玻璃棒搅拌，根据浓硫酸稀释过程图示，b中盛放的物质是浓硫酸，a是玻璃棒，其作用是搅拌，使产生的热量迅速扩散。故填：浓硫酸；搅拌，使产生的热量迅速扩散

③根据图2可以得出的实验结论有：浓硫酸和一定浓度的稀硫酸都具有吸水性；浓硫酸比稀硫酸的吸水能力强； 故填：浓硫酸和一定浓度的稀硫酸都具有吸水性；浓硫酸比稀硫酸的吸水能力强；

（2）探究稀硫酸的化学性质。

A．铜与稀硫酸不发生反应；B.镁条与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气；C.稀硫酸与氢氧化钠反应生成硫酸钠和水；D.稀硫酸与碳酸氢钠反应生成硫酸钠钠、二氧化碳和水；E.稀硫酸与氯化钡反应生成白色沉淀和盐酸。

①有产生气泡的是BD；有白色沉淀生成的是E。故填：BD；E

②能证明C中发生化学反应的现象是溶液由红色变为无色。故填：溶液由红色逐渐变为无色

（3）稀硫酸的用途有金属表面除锈，制化肥、农药、染料、冶炼金属，精炼石油等。故填：金属表面除锈，制化肥、农药、染料、冶炼金属，精炼石油等

[探究二]硫酸的工业制法。

（1）接触室中根据流程图可知，通入的SO2和O2 发生反应后生成了SO3 ，SO3进入了吸收塔，发生的化学方程式为2SO2+O22SO3。故填：2SO2+O22SO3

（2）A 为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎，使空气与硫铁矿的接触面积增大，反应更充分。故符合题意；

B 催化剂只能改变反应速率，不能够提高SO2的反应速率和产量，故不符合题意；

C 吸收塔中得到的产品为高浓度的硫酸，但仍有水，属于混合物，故不符合题意；

D 黄铁矿中，含有铁元素，在燃烧过程中产生了含铁的矿渣，沸腾炉排出的矿渣可供炼铁，符合题意；故填：ACD

（3）根据接触室中的SO2平衡转化率与温度及压强的关系图示。催化剂活性与温度的关系图示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压和450℃（对应图中A点），而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是：不选B点，因为压强越大，对设备和能耗的要求也大；不选C点，因为温度越低，催化剂的活性不高，反应速率会变慢。

[探究三]探究某黄铁矿中FeS2的含量。

[问题讨论]

（1）I中装置甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液，其作用是吸收空气中的CO2；防止对后面实验产生影响。故填：吸收空气中的CO2

II中由流程图分析可得，由于乙瓶中的氢氧化钠过量，故乙瓶中的溶质为NaOH和Na2SO3，加入适量的过氧化氢把亚硫酸钠转化为硫酸钠，加入过量的氯化钡溶液，氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，故滤液所含的溶质一定有NaCl、BaCl2和NaOH。故填：NaCl、BaCl2和NaOH

[含量测定]

（2）II中滤渣为硫酸钡，最终得到的4.66g固体是BaSO4。故填：BaSO4

（3）根据质量守恒定律，硫元素转化等量关系如下，设黄铁矿FeS2的质量为x。

该黄铁矿中FeS2的质量分数为：。故填：75%

[交流反思]

（4）甲装置是吸收空气中的二氧化碳的，如果缺少甲装置，乙装置里会有碳酸钠，碳酸钠可以和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，使得产生的沉淀质量增大，导致最终测得FeS2的质量分数将会偏大。故填：偏大

（5）证明II中所加BaCl2溶液已过量可以向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无沉淀出现，则BaCl2溶液已过量。故填：向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无沉淀出现，则BaCl2溶液已过量