高一化學硫酸的制備和性質

【典例1】某硫酸廠用接觸法制硫酸的生產過程中，在煅燒黃鐵礦時，有5%的硫損失掉，在SO2的催化氧化過程中，有92%的SO2轉化為SO3，在吸收塔中損失SO3的質量分數為0.6%?，F有含FeS295%的黃鐵礦100t，問可制得98%的濃硫酸多少噸？【思路點撥】以黃鐵礦為原料制硫酸，其實質就是將礦石中的硫轉化為硫酸，在整個過程中，硫元素是守恒的，要學會根據元素的守恒做題?！咀灾鹘獯稹靠蓪⑸a過程中各種硫元素損失的質量分數全部轉換為在生產過程中對FeS2中硫元素的實際利用率，即FeS2的實際用量可由下式算出：100t×95%×(1-0.6%)×92%×（1-5%）=82.5t。設可制得98%的濃硫酸的質量為x，由4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3；2SO2+O22SO3；SO3+H2O====H2SO4得關系式：FeS2～2H2SO41202×9882.5tx×98%，得出x=137.5t。答案：137.5t高溫====【典例2】下列關于濃硫酸的說法中，正確的是A.濃硫酸與銅共熱的反應中，濃硫酸既表現出強氧化性，又表現出酸性B.濃硫酸與金屬活動性順序表中氫后面的金屬反應生成的一般是SO2，與氫前面的金屬反應生成的氣體一般是H2C.濃H2SO4具有吸水性，可以干燥任何氣體D.濃H2SO4是一種難揮發(fā)性酸，而HCl、HI、H2S是揮發(fā)性酸，可以用濃H2SO4與NaCl、KI、FeS等反應制取HCl、HI、H2S等氣體【思路點撥】解答本題掌握好濃硫酸的特性——吸水性、脫水性、強氧化性是關鍵！【自主解答】選A。對于Cu+2H2SO4(濃)SO2↑+CuSO4+2H2O這個反應來說，每2molH2SO4參與反應時，其中1mol作氧化劑，被還原成SO2，而另1mol則作為酸反應生成了CuSO4，價態(tài)未變，所以A是正確的；不論金屬的活潑性如何，只要與濃硫酸反應，就會將硫酸還原成SO2，而只有排在氫前面的金屬才能與稀硫酸反應置換出H2；濃硫酸不能干燥，堿性氣體和還原性氣體；濃硫酸除了具有難揮發(fā)性外，還有強氧化性，所以強還原性氣體既不能用濃硫酸制備，也不能用濃硫酸干燥。====△知識點一：硫酸的制法1.接觸法生產H2SO4的過程中，對“三廢”處理正確的是（）①尾氣用氨水處理②污水用石灰乳處理③廢渣用來制水泥、煉鐵④設置“廢熱”鍋爐產生蒸氣、供熱或發(fā)電A.只有①②B.只有①③④C.只有①②③D.全部【解析】選D。接觸法制硫酸的工業(yè)中，廢氣、廢水等里面都含有有毒物質，所以在排出之前都要處理，其方法就是①②，而在生產過程中，有很多熱量被浪費，可以進行處理，廢渣中有大量的鐵，所以可以用來煉鐵，而其中的硅酸鹽可用來制水泥。2.接觸法制硫酸中，進入接觸室的氣體必須凈化、干燥，其主要原因是（）A.防止催化劑中毒B.提高反應效率C.提高SO2轉化率D.防止環(huán)境污染【解析】選A。一些粉塵、水蒸氣等物質的進入會引起催化劑的催化能力降低，甚至失去，就叫催化劑中毒。進入接觸室前的凈化就是為了防止催化劑中毒，它不可能提高反應效率，也提高不了轉化率，氣體不進入大氣，就不會污染環(huán)境。知識點二：硫酸的性質和用途3.儲存濃硫酸的鐵罐外口出現嚴重的腐蝕現象，這體現了濃硫酸的（）A.脫水性和吸水性B.吸水性和酸性C.強氧化性和吸水性D.不揮發(fā)性和酸性

解題提示：濃硫酸具有吸水性，可吸收現成的水分子或結晶水合物中的水，使自身的濃度變稀?！窘馕觥窟xB。因為濃硫酸會使鐵、鋁鈍化，現鐵罐外口出現嚴重的腐蝕現象，說明濃硫酸變成了稀硫酸，稀硫酸與Fe發(fā)生了反應，這體現了濃硫酸的吸水性，也體現了其酸性。4.下列操作不能區(qū)別濃硫酸和稀硫酸的是（）A.分別加入鐵片B.分別加入燒堿C.分別加入蔗糖D.分別加入銅片，加熱【解析】選B。不論濃硫酸還是稀硫酸，與NaOH反應時都沒有明顯的現象，沒法區(qū)別這兩種酸。5.灼燒綠礬的反應方程式如下：2FeSO4·7H2O強熱Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O將生成的氣體通入BaCl2溶液中，下列敘述中正確的是（）A.有BaSO4生成B.有BaSO3生成C.同時有BaSO4和BaSO3生成D.有SO3逸出====【解析】選A。綠礬中的鐵是+2價，而S是+6價，在強熱的條件下，會發(fā)生自身的氧化還原反應，Fe被氧化至+3價，而一部分S被還原為+4價。由題意可得，FeSO4·7H2O分解后所生成的氣體物質通入BaCl2溶液后，SO3會與水反應生成H2SO4，進而生成難溶于水和酸的BaSO4，而由于BaSO3易溶于酸，所以不會生成BaSO3沉淀。一、選擇題（本題包括5個小題，每小題4分，共20分）1.綠色化學的最大特點在于它是在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。綠色化學主張在通過化學轉換獲取新物質的過程中充分利用每個原子，具有“原子經濟性”，因此它既能夠充分利用資源，又能夠防止污染。下列化學反應，不符合綠色化學概念的是（）A.消除硫酸廠尾氣排放SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3B.消除制硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物污染NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2OC.制CuSO4Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2OD.制CuSO42Cu+O22CuO,CuO+H2SO4（?。?===CuSO4+H2O====△====△【解析】選C。由題意可得，綠色化學的最大特點在于它是在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染，而所給的選項中只有C中原子利用率不為100%，且有有毒氣體放出，所以不符合綠色化學的概念。2.在檢驗SO42-的過程中，下列操作中正確的是（）A.先加入稀硝酸，沒有產生沉淀，然后再加硝酸鋇，產生白色沉淀，證明有SO42-存在B.先加入硝酸鋇，產生白色沉淀，然后再加稀硝酸，沉淀不溶解，證明有SO42-存在C.先加入稀鹽酸，沒有產生沉淀，然后再加氯化鋇，產生白色沉淀，證明有SO42-存在D.先加入氯化鋇，產生白色沉淀，然后再加稀鹽酸，沉淀不溶解，證明有SO42-存在【解析】選C。A和B中若有SO32-也會出現這種現象；而D中若有Ag+也會產生這種現象。3.向50mL18mol·L-1的H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應后，被還原的H2SO4的物質的量為（）A.小于0.45molB.等于0.45molC.在0.45mol與0.90mol之間D.大于0.90mol【解析】選A。由于所加的H2SO4中含有H2SO4的物質的量為0.9mol，而當硫酸的濃度小于一定程度之后，不會再與Cu發(fā)生反應，也就是說，最后有一部分H2SO4剩余，所以被還原的H2SO4不夠0.9mol的一半。4.硫酸的下列反應中，能證明硫酸是強酸的是（）A.能與金屬銅反應B.能與金屬鋅反應C.能與磷酸鈣反應D.能使石蕊試液變紅【解析】選C。由題意可得，證明一種酸是強酸，則需要用它來制弱酸，只有C是符合題意的。5.常溫下，可以用鐵制或鋁制的容器貯存濃硫酸，下列敘述中，錯誤的是（）A.常溫下，濃硫酸與鐵、鋁不反應B.貯存濃硫酸的容器要密封，因為濃硫酸容易吸收空氣中的水蒸氣C.貯存濃硫酸的容器應遠離熱源D.常溫下，濃硫酸可以使鐵或鋁鈍化，生成一層致密的氧化膜，阻止了反應的繼續(xù)進行【解析】選A。常溫下，濃硫酸使鐵、鋁鈍化，并不是不反應，而是在其表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻止了反應的繼續(xù)發(fā)生，但濃硫酸吸水后變成稀硫酸就會與鐵、鋁繼續(xù)反應，受熱時也會反應。二、非選擇題（本題包括1個小題，共10分）6.（1）在硫酸工業(yè)生產中，我國采用黃鐵礦為原料生產SO2，反應的化學方程式為：＿＿＿＿＿，該反應在＿＿＿中進行。（2）為了有利于SO2轉化為SO3，且能充分利用熱能，采用了多層催化劑間有熱交換器的接觸室(如圖)。按此密閉體系中氣體的流向，則C處流出的氣體為____，A、B、C三處氣體的溫度由高到低的順序為________。（3）在吸收塔中用＿＿＿吸收SO3，從吸收塔上部導出的氣體再次通入＿＿＿，進行第二次氧化，再進行一次吸收后將尾氣中很少的SO2凈化回收，以防污染大氣?！窘馕觥坑深}意和接觸法制硫酸的工業(yè)流程可知：工業(yè)制硫酸時燃燒黃鐵礦的反應是在沸騰爐中發(fā)生的；由上面所給裝置圖可以得出，在熱交換器中，熱氣體是從A口進入，反應后的氣體從下口出來，所以下面C口出來的氣體是未反應的SO2和新生成的SO3，且溫度最低，于是得到A處溫度最高，C處最低，在工業(yè)生產濃硫酸時，吸收塔中是用98.3%的濃硫酸來吸收SO3的，從吸收塔中出來的氣體是空氣和未反應的SO2，應再循環(huán)利用進入接觸室。答案:（1）4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3沸騰爐（2）SO3、SO2、O2C、B、A（3）98.3%濃硫酸接觸室高溫====1.（4分）3molCu和含有7molH2SO4的濃硫酸共熱，未被還原的H2SO4有（）A.3molB.4molC.小于4molD.大于4mol【解析】選D。由題意可得，當硫酸的濃度降至一定程度時，就不再與銅發(fā)生反應，也就是說，反應進行到一定程度時，硫酸有剩余，所以當7mol酸與3molCu反應至不能再反應時，被還原的H2SO4的量小于3mol，所以剩余的多于4mol。2.（16分）根據下圖回答問題：（1）上述裝置中，在反應前用手掌緊貼燒瓶外壁檢查裝置的氣密性，如觀察不到明顯的現象，還可以用什么簡單的方法證明該裝置不漏氣。答：______________________________________。（2）寫出濃硫酸和木炭粉在加熱條件下發(fā)生反應的化學方程式：________________________________。（3）如果用圖中的裝置檢驗上述反應的全部產物，寫出下面標號所表示的儀器中應加入的試劑的名稱及其作用：A中加入的試劑是＿＿＿，作用是＿＿＿＿＿＿。B中加入的試劑是＿＿＿，作用是＿＿＿＿＿＿。C中加入的試劑是＿＿＿，作用是除盡＿＿＿＿＿＿氣體。D中加入的試劑是＿＿＿，作用是＿＿＿＿＿＿?！窘馕觥坑缮蠄D和題意可得，這是一個實驗題，目的就是檢驗C與濃H2SO4反應的產物中既有SO2，又有CO2，但由于CO2有的性質，SO2也有，而SO2有的性質CO2沒有，所以應把檢驗SO2和除掉SO2