Question

3．硫酸是常见的酸，也是常用的化工原料．由于浓度不同，浓硫酸与稀硫酸在性质上存在较大差异，如浓硫酸具有脱水性、吸水性和强腐蚀性等．某课外兴趣小组为了探究浓硫酸的某些特性做了如下一些实验．请结合有关实验，按要求回答下列问题：
（1）用玻璃棒蘸取少量浓硫酸在滤纸上写字，过后观察，字迹显黑色，这主要是由于浓硫酸具有脱水性，使纸中的纤维素炭化的缘故；在洗气瓶中盛放浓硫酸，除去氢气或氧气中的水分，是利用其吸水性．
（2）探究浓硫酸的吸水性．兴趣小组把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸（用10mL98%的硫酸与10mL水配成）约20mL分别放入两个相同的大表面皿中，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：
①稀释浓硫酸时，应将浓硫酸缓缓地注入盛有_的烧杯中并不断搅拌；
②由如图曲线你能得到的实验结论有哪些？（写两点）浓硫酸和一定浓度以上的稀硫酸都具有吸水性、浓硫酸吸水能力比稀硫酸强（吸水速度快、吸水量大）．
（3）探究浓硫酸能否使铁钝化（钝化指在表面形成氧化膜保护层，使内层金属不再发生变化）．可选用的实验药品有：相同铁片若干、浓硫酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等．实验仪器任选．
①兴趣小组已经完成下表实验Ⅰ和Ⅱ，请你帮他们将实验报告补充完整．

方案	实验假设	实验方案	实验现象与结论
Ⅰ	能发生钝化	取一铁片先插入浓硫酸中，一段时间后取出，再插入硫酸铜溶液中．	无明显变化，假设成立．
Ⅱ	能发生钝化	取两片相同的铁片，一片放入浓硫酸中，一段时间后取出，与另一片同时放入硫酸铜溶液中．	浸过浓硫酸的铁片表面无明显变化，另一铁片表面产生红色固体，假设成立．

你认为方案Ⅱ与方案Ⅰ相比，方案Ⅱ的优点是采用了对比实验的方法，更科学．
②请你选用提供的药品再设计一个实验，简述实验方案：取两片相同的铁片，一片放入浓硫酸中一段时间，取出，与另一片同时放入稀硫酸溶液中．
③某同学将一铁片插入盛有98%的浓硫酸的试管中，无明显变化，再给试管加热一段时间后，发现溶液变色并有刺激性气味气体产生，此现象说明：加热条件下，氧化膜被破坏（被浓硫酸溶解），铁继续与浓硫酸反应．（或热的浓硫酸能与铁反应产生刺激性气体；或热的浓硫酸不能使铁钝化；或铁的钝化随条件的改变而改变；或铁与浓硫酸的作用与温度有关）．

Answer 1

分析 （1）依据浓硫酸具有的脱水性与吸水性进行分析判断；
（2）①根据浓硫酸的稀释过程的操作要领分析解答；
②从曲线观察两种不同的酸的吸水情况的变化趋势分析解答；
（3）①根据对比实验的特点从浸过浓硫酸的铜片不会发生反应，而未浸过浓硫酸的铁片发生了反应的情况描述现象和结论即可；
②根据对比实验的设计要求，利用不同处理的铁片与稀硫酸反应进行对比实验进行设计即可；
③根据加热前后反应的温度变化及发生情况进行分析说明即可．

解答 解：（1）浓硫酸具有的脱水性与吸水性，用玻璃棒蘸取少量浓硫酸在滤纸上写字，过后观察，字迹显黑色是因为其脱水性导致的纸张炭化，而除去氢气或氧气中的水分，是利用其吸水性，起到干燥剂的作用；
（2）①浓硫酸的稀释时应酸入水并不断搅拌使溶解时产生的热量尽快散失；
②从曲线观察两种不同的酸的吸水情况的变化可知：浓硫酸和一定浓度以上的稀硫酸都具有吸水性；浓硫酸吸水能力比稀硫酸强（吸水速度快、吸水量大）；开始两者吸水速度差异比较大，随着时间的推移吸水速度越来越接近，吸水能力越来越弱；硫酸浓度越稀吸水性越弱，到一定浓度后就失去吸水性；硫酸吸水能力可能会受环境温度、湿度、气压、酸的用量、表面积等因素的影响等．
（3）①根据对比实验的特点从浸过浓硫酸的铜片不会发生反应，而未浸过浓硫酸的铁片发生了反应，所以未浸过浓硫酸的铁片能置换出硫酸铜中的铜，而浸过浓硫酸的铁片由于发生了钝化则不会与硫酸铜发生反应，II的设计采用了对比实验的方法进行探讨，体现了对比实验的科学性，强调了结论的正确性．
②根据对比实验的设计要求，可对浸过浓硫酸的铁片和未浸过浓硫酸的铁片与稀硫酸进行接触，看反应的发生情况从而判断是否发生了钝化现象；
③由实验叙述可知，两种情况的差别实质就是反应时温度的变化，所以可从该处做出发点分析温度对反应的影响，可以是加热条件下，氧化膜被破坏（被浓硫酸溶解），铁继续与浓硫酸反应．（或热的浓硫酸能与铁反应产生刺激性气体；或热的浓硫酸不能使铁钝化；或铁的钝化随条件的改变而改变；或铁与浓硫酸的作用与温度有关）（其它合理答案均可）等；
故答案为：（1）脱水；  吸水；
（2）①浓硫酸，水； ②浓硫酸和一定浓度以上的稀硫酸都具有吸水性；浓硫酸吸水能力比稀硫酸强（吸水速度快、吸水量大．
（3）①浸过浓硫酸的铁片表面无明显变化，另一铁片表面产生红色固体；采用了对比实验的方法，更科学．
②取两片相同的铁片，一片放入浓硫酸中一段时间，取出，与另一片同时放入稀硫酸溶液中．
③加热条件下，氧化膜被破坏（被浓硫酸溶解），铁继续与浓硫酸反应．（或热的浓硫酸能与铁反应产生刺激性气体；或热的浓硫酸不能使铁钝化；或铁的钝化随条件的改变而改变；或铁与浓硫酸的作用与温度有关）．

点评 该题属于实验方案的探究题，主要是采用对比实验的方法对实验中的问题进行探讨，掌握设计实验的目的及方法是解题的关键所在．