2022高考化学第4章非金属及其化合物第3节硫及其重要化合物考点2浓硫酸的性质及SO2－4的检验讲与练含解析

考点二　浓硫酸的性质及SO的检验李仕才1．硫酸的物理性质(1)纯硫酸是一种无色油状液体，沸点高，难挥发。(2)溶解性：浓H2SO4与水以任意比互溶，溶解时可放出大量热，浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。2．稀硫酸具有酸的通性3．浓硫酸的特性10\n4．SO的检验检验SO的操作方法：被检液取清液有无白色沉淀―→判断有无SO先加稀盐酸的目的是排除CO、SO、Ag＋等的干扰，检验过程中可能发生反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O、SO＋2H＋===SO2↑＋H2O、Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO===BaSO4↓。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．浓H2SO4使胆矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末，体现了浓H2SO4的脱水性。(　×　)2．浓H2SO4具有强氧化性，不能用于干燥还原性气体SO2。(　×　)3．浓H2SO4与Cu、C的反应中，都体现了H2SO4的酸性和强氧化性。(　×　)4．50mL18.4mol·L－1浓硫酸与足量铜反应，生成SO2分子的数目为0.46NA。(　×　)5．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定含有SO。(　×　)10\n1．浓硫酸不仅能够吸收游离的水分子，还能吸收结晶水。CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O2．浓硫酸具有脱水性，能将有机物中的氢、氧元素按照水的组成比脱去，而不是游离的水分子。3．检验SO时注意HNO3的隐蔽性如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SO。该错误是未注意NO具有强氧化性，在酸性环境中发生反应：Ba2＋＋SO===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。4．浓硫酸与金属反应时表现强氧化性和酸性，其中起氧化剂和酸的作用的H2SO4各占1/2。10\n5．浓硫酸与非金属反应时表现强氧化性，可考虑先生成最高价含氧酸，若含氧酸稳定，则为最终产物；若含氧酸易分解，则最终生成高价氧化物。一、浓硫酸的性质1．下列说法正确的是(　　)A．浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B．浓硫酸与单质硫反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋S3SO2↑＋2H2O，在此反应中，浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性C．把足量铜粉投入只含H2SO42mol的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4LD．常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2SO4，是因为浓H2SO4的强氧化性使其钝化解析：由于浓硫酸具有强氧化性和酸性，故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(NH3)，A错误；金属与浓硫酸反应时，生成相应的盐和SO2，此时浓硫酸显酸性和强氧化性，而与S、C等非金属单质反应时，由于没有盐生成，故只显强氧化性，B错误；Cu与浓硫酸反应时，浓硫酸浓度逐渐降低，当降到一定程度变为稀硫酸时，反应停止，故产生的SO2在标准状况下小于22.4L，C错误。答案：D2．下列事实与浓硫酸表现出的性质(括号中)对应关系正确的是(　　)A．在空气中敞口久置的浓硫酸，溶液质量增大(难挥发性)B．在加热条件下铜与浓硫酸反应(强氧化性、酸性)C．蔗糖与浓硫酸反应中有海绵状的炭生成(吸水性)D．浓硫酸可用来干燥某些气体(脱水性)解析：A项，浓硫酸质量增大，是因为吸收了空气中的水分，体现了浓硫酸的吸水性；B项，Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，浓硫酸既表现酸性，又表现强氧化性；C项，浓硫酸使蔗糖脱水炭化，表现了脱水性；D项，浓硫酸干燥气体，体现了浓硫酸的吸水性。答案：B3．在实验探究课上，同学们积极思考，共设计出如图所示四种实验方案用以验证浓硫酸的吸水性，其中在理论上可行的是(　　)10\nA．①②③④B．①②③C．①③④D．②③④解析：图①梨失水变干应表现为浓硫酸吸水性；图②可通过胆矾晶体变白说明浓硫酸具有吸水性；图③通过观察KNO3晶体析出说明浓硫酸具有吸水性；图④浓硫酸的液面上升，水的液面下降，说明浓硫酸具有吸水性。答案：A4．在化学课上围绕浓硫酸的化学性质进行了如下实验探究，将适量的蔗糖放入烧杯中，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入浓硫酸，生成黑色物质。请回答下列问题：(1)生成的黑色物质(单质)是________(填化学式)。(2)这种黑色物质继续与浓硫酸作用会产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味，是大气的主要污染物之一，这种刺激性气味的气体成分是________(填化学式)，反应的化学方程式为_______________。(3)据蔗糖与浓硫酸反应的实验现象，说明浓硫酸具有________(填序号)。A．酸性B．吸水性C．脱水性D．强氧化性(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入品红溶液中，可以看到品红溶液________，说明这种气体具有________性；将(2)中产生的有刺激性气味的气体通入水中可生成一种不稳定、易分解的酸，请写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________。(5)能否用澄清石灰水鉴别这两种气体？________(填“能”或“不能”)，若不能，请填写两种能鉴别的试剂________。解析：(1)因为浓硫酸具有脱水性，故蔗糖在浓硫酸中生成的黑色物质是蔗糖脱水后形成的碳单质。(2)因为浓硫酸具有强氧化性，故蔗糖脱水形成的碳单质可以继续和浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O，其反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)根据实验现象及(1)(2)的分析知，在蔗糖与浓硫酸的反应中，浓硫酸具有脱水性、强氧化性和吸水性。(4)将(2)中产生的有刺激性气味的气体SO210\n通入品红溶液中，二氧化硫能将品红溶液漂白，故可以看到品红溶液褪色；将SO2通入水中，SO2可以和水发生化合反应SO2＋H2OH2SO3。(5)因为CO2和SO2都可以与澄清石灰水发生反应生成白色沉淀，故不能用澄清石灰水鉴别这两种气体；可以根据二氧化硫的特性来检验二氧化硫，例如二氧化硫可以使品红溶液、溴水等褪色。答案：(1)C(2)SO2　C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(3)BCD(4)褪色　漂白　SO2＋H2OH2SO3(5)不能　品红溶液、溴水(其他合理答案均可)二、SO的检验5．下列四种溶液中一定存在SO的是(　　)A．向甲溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀B．向乙溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀，再加入盐酸，沉淀不溶解C．向丙溶液中加入盐酸使之酸化，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生D．向丁溶液中加入硝酸使之酸化，再加入硝酸钡溶液，有白色沉淀产生解析：甲溶液中可能存在SO、CO或Ag＋；乙溶液中可能存在Ag＋；丁溶液用硝酸酸化，若溶液中存在SO或HSO，会被氧化成SO，从而造成误判。答案：C6．下列过程中，最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是(　　)解析：A中二氧化硫被硝酸氧化为硫酸，加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀；B中的亚硫酸钠被硝酸氧化为硫酸钠，沉淀也是硫酸钡；C中先加硝酸无沉淀，再加氯化钡所得沉淀可能是氯化银；D中先加过量盐酸无沉淀，再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。答案：C7．在某溶液中加入BaCl210\n溶液，生成白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解，则下列关于该溶液所含离子的推断中正确的是(　　)A．一定会有SOB．含有SO和Ag＋C．可能含有SO、Ag＋、SO中的一种、两种D．可能含有SO或CO解析：A项错误，不能排除Ag＋、SO的干扰；B项错误，因为溶液中SO与Ag＋反应不能大量共存；C项正确，因为不能排除Ag＋、SO的干扰；D项错误，由“加入稀硝酸，沉淀不溶解”可以判断不可能含有CO。答案：C8．有一瓶Na2SO3溶液，可能已部分氧化，某学生进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，再加入过量稀硝酸，充分振荡后仍有白色沉淀，结论正确的是(　　)A．Na2SO3溶液已部分氧化B．加入Ba(NO3)2溶液后生成的沉淀中一定含有BaSO4C．加硝酸后的不溶沉淀一定为BaSO4D．此实验能确定Na2SO3溶液是否已部分氧化解析：硝酸将SO氧化为SO，加硝酸后的沉淀一定为BaSO4，但加硝酸前的沉淀可能为BaSO3或BaSO4或它们的混合物，所以该实验不能确定Na2SO3是否已部分氧化。答案：C浓硫酸与金属和非金属反应的规律1与金属的反应浓硫酸具有强氧化性，能够和除Au、Pt以外的大多数金属发生反应。(1)在常温下，浓硫酸和金属活动顺序表中H后的金属不反应，加热才能反应，一般生成相应的硫酸盐和SO2。当随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸时，反应自行停止，如Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。当浓硫酸足量时，每2mol浓硫酸能得到1molSO2，而当Cu足量时，2mol浓硫酸不能完全反应，得到的SO2的物质的量小于1mol。(2)在常温下，浓硫酸和金属活动顺序表中H前的金属(Al、Fe除外)发生反应。当还是浓硫酸时，H2SO4的还原产物是SO2，当浓硫酸变成稀硫酸时，H2SO4的还原产物是H2。如Zn在常温下和浓硫酸反应的过程依次为Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H210\nO和Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(3)常温下，浓硫酸能够使Al和Fe发生钝化，但是在加热时能够剧烈反应生成SO2，如2Al＋6H2SO4(浓)Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。2与非金属的反应加热时，浓硫酸可与碳、硫、磷等非金属单质反应，生成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2，其中浓硫酸只表现氧化性，反应通式为非金属单质＋浓硫酸高价态的氧化物或含氧酸＋SO2↑＋H2O。例如：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2OS＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O2P＋5H2SO4(浓)2H3PO4＋5SO2↑＋2H2O3浓硫酸与不活泼金属或非金属反应的有关规律(1)反应要加热，否则不反应。(2)还原产物一般是SO2，一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态的氧化物或含氧酸。(3)浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只表现强氧化性。(4)浓硫酸与不活泼金属反应时，随着反应的进行，硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，反应就停止。1．向5mL18mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热使其充分反应。下列说法正确的是(　　)A．有0.09mol的硫酸被还原B．有0.045mol的硫酸被还原C．充分反应后体系无硫酸剩余D．消耗的铜的质量一定小于2.88g解析：浓硫酸与铜加热时可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐降低变成稀硫酸，因此，参加反应的硫酸的实际量要比理论计算值小。根据题意可得n(H2SO4)＝0.005L×18mol·L－1＝0.09mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)<0.09mol，参加反应的铜小于2.88g。10\n答案：D2．将一定量的锌与100mL18.5mol/L浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A33.6L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的pH＝1，则下列叙述中错误的是(　　)A．气体A为SO2和H2的混合物B．反应中共消耗Zn97.5gC．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1D．反应中共转移3mol电子解析：锌与浓H2SO4发生反应：Zn＋2H2SO4(浓)ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，随着反应的进行，H2SO4的浓度变小，发生反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，设反应生成的SO2物质的量为x，H2物质的量为y，则有x＋y＝＝1.5mol，消耗的硫酸：2x＋y＝18.5mol/L×0.1L－，解得x＝0.3mol，y＝1.2mol，V(SO2)∶V(H2)＝1∶4，参加反应的Zn：x＋y＝1.5mol，质量是97.5g，转移电子：1.5mol×2＝3mol。答案：C3．某化学兴趣小组的同学将一定量的铁与浓硫酸加热，发现铁完全溶解，并产生大量的气体X。该兴趣小组同学欲通过实验探究气体X的成分。Ⅰ.提出假设(1)甲同学认为气体X为SO2。(2)乙同学认为气体X为H2。(3)丙同学认为气体X为________。Ⅱ.设计实验兴趣小组的同学设计了如图所示实验装置对气体成分进行验证，请按要求填写表格。实验现象实验结论10\n(1)C中酸性高锰酸钾溶液颜色________证明气体X中含有________(2)E中粉末________，F中固体________证明气体X中含有H2根据上述实验现象，可知X的成分为______________________________________________________________________________。Ⅲ.思考与讨论(1)若混合气体中含有H2，则生成H2的理论依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果去掉装置D，还能否根据F中的现象判断得出结论________(填“能”或“不能”)，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：浓硫酸和铁在加热条件下反应的过程中，随着反应的进行，硫酸浓度变小，稀硫酸与铁反应生成了H2，所以X为H2和SO2的混合气体。验证SO2需要酸性高锰酸钾溶液或品红溶液；验证H2一般利用它与CuO反应生成水。答案：Ⅰ.H2和SO2的混合气体Ⅱ.(1)变浅　SO2(2)由黑色变成红色　由白色变成蓝色　H2和SO2的混合气体Ⅲ.(1)随着反应的进行，硫酸的浓度变小，铁与稀硫酸反应生成氢气(2)不能　因为混合气体中可能含水蒸气，会干扰H2的检验10