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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、...

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浓硫酸的稀释:浓硫酸稀释过程如图所示,b中盛放的物质是_________

②兴趣小组把98%的浓硫酸10mL63.3%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下图。对比下图曲线你能得到的实验结论:____________________

2)探究稀硫酸的化学性质。

右图是对左图稀硫酸化学性质的检验,将适量的稀硫酸分别加入AE的五只烧杯中。

①能证明C中发生化学反应的现象是_______,写出相关的化学方程式______________

②为了验证反应⑤能够发生,D中可选择的物质是_______

A 氯化钠溶液   B 石灰水   C 硝酸钡溶液   D 碳酸钠溶液

(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所示。

1)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

2)接触室中的SO2平均转化率与温度及压强的关系如图所示,催化剂活性与温度的关系见下图。

 

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BC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越大;

不选C点,因为______________________________________

(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)

(实验探究)称取1.60g黄铁矿样品放入如图所示装置(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,称量反应前后乙装置的质量分别是300g301.28g(不考虑水蒸气的影响)。

(问题讨论)

1)装置甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液,其作用是___________________

2)通入空气的作用有:提供反应所需的氧气;_________________________

(含量测定)

3)计算该黄铁矿中FeS2的质量分数____________。(写出计算过程)

 

浓硫酸 硫酸浓度越大,吸水性越强 红色消失 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O CD ACD 温度低,催化剂活性低,反应速率慢 除去空气中的二氧化碳或CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 把生成的二氧化硫全部排入乙,使二氧化硫全部被吸收 75% 【解析】 [探究一]硫酸的性质 (1)探究浓硫酸的某些特性。 ①浓硫酸的稀释:因为水的密度比浓硫酸小,且浓硫酸溶于水时放出大量的热,所以浓硫酸稀释时,应该将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢注入水中,同时用玻璃棒不断搅拌。因此b中盛放的物质是:浓硫酸。 ②对比两条曲线可以发现,相同吸水时间内,10mL 98%的浓硫酸吸水质量比20mL63.3%的硫酸溶液吸水质量大,因此能得到的实验结论是:硫酸浓度越大,吸水性越强。 (2)探究稀硫酸的化学性质。 ①C中原有的溶液是滴有酚酞的氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠溶液能使酚酞变红,所以溶液呈红色。加入适量的稀硫酸后,稀硫酸和氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和水。如果稀硫酸与氢氧化钠恰好完全反应,所得溶液为中性,如果稀硫酸有剩余,得到的溶液呈酸性,酚酞溶液在中性和酸性溶液中都呈无色,因此能证明C中发生化学反应的现象是:红色消失,相关的化学方程式是:2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O。 ②反应⑤是硫酸和某些盐的反应。根据复分解反应发生的条件,酸和盐互相交换成分,生成物中必须有沉淀或气体生成(和某些盐反应生成气体的同时还有水生成),因此为了验证反应⑤能够发生,D烧杯中可选择的物质是只能是:C、D 。其原因是:A、氯化钠虽然是盐,但跟硫酸不发生反应(不符合复分解反应发生的条件),不符合题意;B、石灰水虽然能跟稀硫酸反应,但石灰水中跟稀硫酸反应的是氢氧化钙,属于碱,不是盐,不符合题意;C、硝酸钡属于盐,硝酸钡溶液和稀硫酸互相交换成分能生成硫酸钡沉淀,虽然该反应本质上不属于酸的通性,但这个性质是稀硫酸的一个性质,属于硫酸和某些盐的反应,符合题意;D、碳酸钠属于盐,碳酸钠溶液和稀硫酸反应能生成硫酸钠、水和二氧化碳,符合复分解反应的条件,符合题意。 [探究二]硫酸的工业制法。 (1)依据生产硫酸的工艺流程图,说法正确的是:ACD。 A、黄铁矿是块状固体,如果不将其粉碎,黄铁矿跟空气的接触面积较小,反应速率较慢,反应也不充分,因此为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎,增大黄铁矿与氧气的接触面积,选项A正确; B、根据催化剂的定义,催化剂只能改变化学反应的速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。因此催化剂能够提高SO2的反应速率,但不能提高二氧化硫的产量,选项B不正确; C、吸收塔中得到的产品为“发烟硫酸”,其中除了含有硫酸还含有游离的SO3,属于混合物,选项C正确; D、因为沸腾炉中发生的反应是:,所以沸腾炉排出的矿渣主要成分是Fe2O3,可供炼铁,选项D正确。 (2)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。 从催化剂活性与温度的关系图中可知,在一定温度范围内,温度较低时,催化剂的活性低,反应速率慢。A点温度比C点高,图中显示,A点催化剂活性比C点催化剂活性高。因此不选C点的原因是:温度低,催化剂活性低,反应速率慢。 [探究三]探究某黄铁矿中FeS2的含量。 [问题讨论] (1)因为空气中含有二氧化碳,二氧化碳如果不除去,也能和乙装置中的氢氧化钠溶液反应,干扰二氧化硫的测定,所以装置甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液,其作用是:除去空气中的二氧化碳或CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。 (2)因为实验中测定黄铁矿中FeS2的含量是通过测定二氧化硫的量来实现的,所以必须将FeS2全部反应,且将反应中生成的二氧化硫全部吸收,才能得出准确的结果。因此通入空气的作用有:提供反应所需的氧气;把生成的二氧化硫全部排入乙,使二氧化硫全部被吸收。 [含量测定] (3)计算该黄铁矿中FeS2的质量分数。 根据质量守恒定律,反应中生成的二氧化硫质量为:301.28g-300g=1.28g。 设:黄铁矿中FeS2的质量为x。 解得x=1.20g 该黄铁矿中FeS2的质量分数为: 答:该黄铁矿中FeS2的质量分数为75%。  
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工业上以半水煤气(主要成分是N2H2COCO2H2O)、食盐等为原料制取纯碱的流程如图:

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2)反应Ⅰ是在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气主要成分间发生反应,实现了CO 转化,化学方程式是_______________________

3)反应Ⅲ的成功实现说明该实验条件下,NaHCO3的溶解度____(填“>”“<”或“=”)NH4Cl的溶解度。

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根据下列实验装置图,回答有关问题。

1)图中标有①的仪器名称是______

2)实验室用大理石与稀盐酸反应制取并收集二氧化碳,选用的发生装置是_______(填字母),反应的化学方程式为_______________ ;请写出可以用这套组合装置来制取的另一种气体的化学反应方程式____________________________

3)小明同学在实验室用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取并收集较纯净的氧气应选用的组合装置是_____(填字母),发生装置的试管口略向下倾斜的原因是_________,反应的化学方程式为___________________________

4)一包红色粉末,可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种,为确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究,请你参与其中并回答问题。

方案1:取少量红色粉末放入试管中,滴加足量的稀盐酸,振荡,若粉末有两种物质,则实验现象为:固体部分溶解,溶液刚开始变成_______色。

方案2:取8g红色粉末放入硬质玻璃管中,先通入CO,然后用酒精喷灯加热一段时间(实验装置如图所示),停止加热并继续通入CO至装置冷却。

若硬质玻璃管内红色粉末变黑色,发生反应的化学方程式是_____________________。等装置完全冷却到室温,称量硬质玻璃管内剩余固体质量为mg。若固体是氧化铁,则m的取值范围是______________。上图虚线框内的装置是用于吸收CO2;并收集CO,请从下图(广口瓶内均为氢氧化钠溶液)中选择最合适的装置_________(填序号)。

 

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如图是我省生产的某种加钙食盐包装标签上的部分文字,请仔细阅读后回答下列问题:

1)标签上的碘元素可预防甲状腺肿大,该元素属于人体______(填微量”“常量)元素。

2)碳酸钙中阳离子的符号为_____________

3)已知氯离子的结构示意图为  ,则X的数值为_____________

4)该包盐最少含碘元素_________mg

 

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小小厨房里蕴含了大量的化学知识,请写出有关物质的化学式

1)发酵粉中的小苏打______________

2)食醋中含有的酸____________

3)炉具清洁剂中含有的碱____________

4)天然气的主要成分__________

 

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有一包白色固体样品,可能是碳酸钠、硫酸钡、氢氧化钠、氯化钙中的一种或几种,小菁设计如下实验来探究其成分,下列判断不正确的

A.原固体中一定有硫酸钡、碳酸钠和氯化钙 B.滤液中只含有一种阳离子Na+

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