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第9章 硫酸(2)

9.下列物质中,在化学实验中可用来提供100℃~200℃热浴的是

A.水B.酒精

C.浓硫酸D.浓盐酸

10.有一瓶Na2SO3溶液,由于它可能部分被氧化,某同学进行如下实验:取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,仍有白色沉淀。对此实验,下述结论正确的是

A.Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化B.加入Ba(NO3)溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4

C.加硝酸后的不溶沉淀物一定是BaSO4

D.此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化参考答案

1.C(提示:应正确理解钝化的概念。钝化不是不反应,恰恰表现了浓硫酸的强氧化性。)

2.B(此题可以用排除法,其中注意K2SO3,加入氯化钡溶液可以产生BaSO3的白色沉淀,加入稀硝酸后,被氧化成硫酸钡,仍然是白色沉淀。)

3.B(提示:浓硫酸的氧化性体现在+6价的硫上,稀硫酸的氧化性体现在氢离子上。此外浓硫酸稀释会放出大量的热,不能在量筒中进行稀释操作。)

4.D(通过题意明确不溶于酸和水的硫酸钡可以作钡餐,而碳酸钡不可,因此人的胃液中有盐酸,能够与碳酸钡反应,生成对人体有剧毒的Ba2+。)

5.C(对SO2-4的检验通常的方法是先向待测液中加入足量的稀盐酸,然后再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成即可认为待测液中有SO2-4。对SO2-4的检验造成干扰的离子有Ag+、SO2-3、CO2-3、PO3-4等,若有这些离子存在,在先加入盐酸时,Ag+转化为AgCl沉淀,SO2-3转化为SO2气体,CO2-3转化为CO2气体,PO3-4转化为H2PO-4或H3PO4而不与BaCl2反应,这样这些干扰离子都被转化而除去。)

6.D(因为HI和H2S有强还原性,因此不能用浓硫酸干燥。而SO3可以被浓硫酸吸收。)

7.A、D(此题有一定难度。可以根据标况下氢气的体积计算出与酸反应的金属的物质的量为0.02mol,因此A正确。而0.02mol若均为铁,则质量是1.12g;若均为锌,则质量为1.3g,因此,铁与锌的质量之和在1.30g和1.12g之间。)

8.B(大多数溶液浓度越大密度也越大,只有氨水、酒精溶液恰好相反。因此,对于硫酸溶液等体积混合后溶液的质量分数大于等质量混合后的溶液的质量分数,即b>a,而氨水则相反,即c<a,所以b>a>c。)

9.C(此题出现的形式比较新颖,实际考查的是物质的物理性质。)

10.C、D(由于BaSO3和BaSO4均是不溶于水的白色沉淀,而再加入稀硝酸,前者被氧化成BaSO4,后者不溶,因此现象均相同。因此此题涉及的实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化。)

二、填空题

1.(1)向NaHSO4溶液中,逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性,请写出反应的离子方程式。

(2)在以上中性溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液,请写出此步反应的离子方程式。

2.某学生在课外活动中用一定量的二价金属R和稀硫酸反应来制取氢气,所做5次实验结果记录如下表所示。(假设每次实验所产生的氢气全都被收集,体积在同温同压下测定)

实验编号R的质量g稀硫酸的体积mL生成氢气的体积L11.550.01.47

22.050.01.96

32.250.02.16

42.550.02.16

53.050.02.16

根据上述实验结果进行分析、计算,并回答下列问题:(1)上述实验中,金属一定过量的一组的编号是,稀硫酸一定过量的组的编号是。

(2)若在当时的实验条件下,氢气的密度为0.085g/L,则反应所用金属R的相对原子质量为。

(3)若所使用的稀硫酸密度为1.12g/cm3,则反应所用硫酸溶液中溶质的质量分数为。

3.在下列用途或反应中,硫酸表现出的性质为:A.高沸点;B.强酸;C.吸水性;D.脱水性;E.强氧化性。试用字母填空:(1)实验室制取氢气;

(2)实验室制取氯化氢气体;

(3)干燥氢气;

(4)浓硫酸溶解金属铜;

(5)浓硫酸可用钢瓶贮运;

(6)生产过磷酸钙化肥;

(7)浓硫酸使蔗糖变黑。

4.有一包白色固体,可能含有NaCl、Na2SO4、CaCl2、CuSO4、Na2CO3和CaCO3,将固体放入水中,经搅拌后变为无色溶液,在溶液里加入溶液,产生白色沉淀,再加入盐酸,沉淀全部消失并有气体放出,由此推断:

(1)原固体肯定有,

(2)原固体肯定不存在。

(3)不能确定存在与否,要确定其存在,应进行的实验是。

参考答案

1.(1)2H++SO2-4+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O(2)Ba2++SO2-4=BaSO4↓2.(1)实验4、实验5;实验1、实验2。(2)24。(3)16%(提示:实验1、2、3随R的质量增加氢气量也增加,且实验3达到最大值,可以断定实验1、2中稀硫酸过量,可由实验1或实验2求R的相对原子质量。从实验3、4、5看出,R的质量虽然增加,但生成氢气的量并未增加,可以判断4、5中金属过量,可按实验4、或5求稀硫酸的质量分数。)

3.(1)B(2)A、B(3)C(4)B、E(5)E(6)B(7)D4.(1)Na2CO3(2)CuSO4、CaCO3、Na2SO4、CaCl2

(3)NaCl;取少许固体溶于水,然后加入过量硝酸,再加入硝酸银溶液,若有白色固体生成则原固体中含有氯化钠。

三、计算题

1.有Na2SO4和Na2CO3混合液10.0mL,加入足量的BaCl2溶液,充分反应后,经过滤、洗涤、烘干,得到白色沉淀1.45g。将沉淀与过量的盐酸反应,得到112mL(标准状况)CO2气体,求原混合溶液中Na2SO4和Na2CO3的物质的量浓度。

2.将一定质量的锌与100mL18.5mol/L浓硫酸充分反应,锌完全溶解,同时生成标准状况下的气体A33.6L。将反应后的溶液稀释至1L,测得溶液中氢离子的浓度为0.1mol/L。求气体A中各组分的体积比。

参考答案

1.碳酸钠溶液物质的量浓度为0.5mol/L,硫酸钠溶液物质的量浓度为0.2mol/L。

2.解析:反应后溶液体积为1L,氢离子浓度为0.1mol/L,则氢离子的物质的量为0.1×1=0.1mol,故反应后溶液中剩余硫酸为0.05mol。

由于浓硫酸在与锌反应过程中浓度变稀,有二氧化硫、氢气产生。

设生成的二氧化硫和氢气的体积分别为V(SO2)、V(H2),则:Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O2mol1mol

V(SO2)11.2L/molV(SO2)22.4L/molZn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+H2↑1mol1mol

V(H2)22.4L/molV(H2)22.4L/molV(SO2)11.2L/mol+V(H2)22.4L/mol=0.1×18.5

V(SO2)+V(H2)=33.6

解得V(SO2)∶V(H2)=1∶4

【扩展资料】

硫酸的主要用途

一、化学肥料工业

化肥中的硫酸铵、过磷酸钙等产品需消耗大量的硫酸。目前,国内化肥消耗硫酸量约占硫酸总消耗量的60%以上。

1.硫酸铵:硫酸铵可采用硫酸分解亚硫酸氢铵或中和氨气制得。

硫酸分解亚硫酸氢铵法(此法一般是硫酸生产厂采用):将硫酸生产中的尾气二氧化硫用氨水吸收,生成亚硫酸氢铵,再用硫酸分解生成二氧化硫和硫酸铵。

硫酸中和氨法:焦化厂、炼焦厂在炼焦、发生煤气过程中,煤的一部分氮转化为氨,并随焦炉煤气一起从焦炉中排出。用硫酸洗涤焦炉气,硫酸与焦炉气中的氨中和反应生成硫酸铵。化工企业直接用硫酸和氨反应生成硫酸铵。1吨硫酸铵需消耗硫750千克左右。

2.过磷酸钙:用硫酸分解磷矿,将磷矿中难溶性的磷酸盐转变为溶于水的磷酸二氢钙。同时,反应生成的杂质磷石膏也残留于产品中。

二、农药工业

许多农药都要以硫酸为原料,如制造敌百虫、敌敌畏、滴滴涕等所用的三氯乙醛就需消耗大量硫酸。三氯乙醛将氯油与浓硫酸反应,脱水制得三氯乙醛。

三、氯碱工业

在氯碱工业中,硫酸主要用于氯气和氯化氢气体的干燥。

1.氯气干燥:从电解槽出来的氯气温度较高,氯气中含有一部分水分。为得到干燥的氯气,需将上述气体冷凝,除去大部分水分,然后用浓硫酸干燥脱水,得到干燥氯气。一吨氯气干燥需消耗硫酸14~18千克。

2.氯化氢干燥:氯气和氢气在合成炉中燃烧生成的氯化氢气体,经冷凝后再用硫酸干燥,生成干燥氯化氢气体。一吨氯化氢气体干燥需消耗98%硫酸30千克左右。

四、无机化工产品

硫酸在无机化工中,用于生产磷酸、氢氟酸、铬酸、硼酸、硝酸等无机酸产品;用于生产硫酸铝、硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍、硫酸亚铁等硫酸盐产品;也用于生产磷酸钠、磷酸一氢钠等无机盐产品

1.无机酸

硫酸与一些矿石和无机盐反应,起酸解或复分解作用,生成各种重要的无机酸。

2.硫酸盐

硫酸在某些反应中提供硫酸根制造硫酸盐,如生产硫酸铝、硫酸镍、硫酸铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁等产品。

硫酸铝:硫酸铝是铝土矿或氢氧化铝与硫酸反应生成的。

硫酸镍:金属镍、氧化镍、硫酸镍或氢氧化镍与含有硝酸的稀硫酸反应都可制得硫酸镍。

硫酸铜、硫酸锌:硫酸锌是利用含锌原料与硫酸反应制取的。

硫酸锰:氧化锰法:二氧化锰经煤粉还原为氧化锰,氧化锰加硫酸分解后,经压滤、蒸发、脱水干燥即得硫酸锰。

3.磷酸盐

用硫酸与磷矿反应得到磷酸,磷酸可进一步制取磷酸钠、磷酸一氢钠等磷酸盐产品。

磷酸二氢钠

磷酸一氢钠

五、有机化工产品

利用硫酸酸化、磺化、脱水、催化等特性可制成各种有机酸、酯类产品和酚类产品等。

1.有机酸

硫酸与一些有机酸的盐类反应生成硫酸盐和相应的有机酸。

(1)草酸:用一氧化碳和氢氧化钠合成甲酸钠,甲酸钠经浓缩、脱氢成草酸钠后,与硫酸铅作用生成草酸铅,草酸铅用硫酸酸化得草酸粗品,草酸粗品经除尘、冷却结晶、离析干燥后得到精制品草酸。

(2)柠檬酸:淀粉经发酵后,提取的柠檬酸发酵液与碳酸钙作用生成难溶性的柠檬酸钙,柠檬酸钙与硫酸作用生成柠檬酸。

(3)甲酸:用焦炭燃烧生成一氧化碳后,与氢氧化钠合成甲酸钠,甲酸钠用硫酸酸化后,经蒸馏制得甲酸。

2.酚类产品

硫酸用于一些酚类产品生产时,主要起磺化、酸化和酸性介质等作用。

(1)苯酚(磺化法):以苯为原料,用硫酸进行磺化,生成苯磺酸,苯磺酸经亚硫酸钠中和、苛性钠碱熔,再经酸化和减压蒸馏等步骤得到苯酚。

(2)间苯二酚

我国硫酸工业的发展现状

硫酸作为重要的基本原料,广泛用于化工、轻工、纺织、冶金、石油化工、医药等行业。目前在化工方面,硫酸主要用于化肥生产,其消费量约占总消费量的70%左右。因此,化肥工业的发展直接影响硫酸行业的发展。

一、我国硫酸工业的生产现状

目前,我国共有硫酸生产企业600多家,其中小型硫酸厂占80%左右,产量占总产量的55%左右,其生产工艺、设备和环保等技术水平相对比较落后,原材料消耗高,设备效率低,环境污染较严重,经济效益较差,与大型企业相比仍有相当大的差距,严重影响了这些企业的市场竞争力。

硫酸生产路线有硫磺制酸、烟气制酸、硫铁矿制酸和石膏制酸等。我国硫酸生产多年来一直是以硫铁矿为主要原料。而国外基本上是以硫磺为生产原料的。硫磺制酸与硫铁矿制酸相比,在环境保护、生产成本以及生产操作等诸多方面存在着一定的优势。近几年来,我国硫磺制酸发展也比较快。1995年硫铁矿制酸所占比例约为80%,1998年硫铁矿制酸所占比例约为60%,到了2001年比例下降到40%左右。同时,硫磺制酸所占比例由1995年的1.5%左右增加到2001年的30%左右,硫磺制酸工业发展速度较快。这主要是受进口硫磺价格低、国内硫铁矿资源紧张等因素制约了硫铁矿制酸的发展。

我国硫酸主要生产企业有:山东省鲁北企业集团总公司、铜陵有色金属集团公司、江西铜业公司、葫芦岛锌厂、铜陵市化学工业集团有限公司、苏州精细化工集团有限公司、绵竹龙蟒集团有限责任公司、云南红磷化工有限责任公司、山东红日集团有限责任公司、云南三环化工有限公司(云南磷肥厂)、金川集团公司、中国石化集团南京化学工业有限公司、云南铜业股份有限公司、白银有色金属公司、贵州西洋肥业有限公司、大冶有色金属公司、深圳市中金岭南股份公司韶关冶炼厂、湖北省黄麦岭磷化工集团公司、湖南株洲化工集团有限责任公司、涪陵化工股份有限公司、贵州开磷(集团)有限责任公司、云南云峰化学工业公司、四川省什邡蓥峰实业总公司、鲁西化工集团总公司阳谷化工厂、四川宏达集团有限公司、聊城市鲁西化肥厂、湖北祥云集团化工股份有限公司、湖南株冶火炬金属股份有限公司、广西鹿寨化肥有限责任公司、辽宁西洋特肥股份有限公司、淄博钴业股份有限公司、巨化集团公司、开封黄河化肥化工集团、山东招金集团公司、山东聊城鲁西化工集团总公司东阿磷肥分公司。

近年来我国硫酸工业发展速度较快,硫酸年产量由1995年的1684.58万吨(折100%)发展到2001年的2651.34万吨(折100%),1995年至2002年间硫酸产量年平均增长率达到了8.11%。

二、我国硫酸的消费情况

我国硫酸的主要消费范围如下:

化肥:普钙、硫铵、重钙、磷铵。

化工:敌百虫、敌敌畏、DDT、有机玻璃、环氧树脂、离子交换树脂、硝基苯、对硝基氯化苯、二硝基氯化苯、邻硝基甲苯、盐酸、对苯二酚、保险粉、钛白粉、立德粉、硫酸二甲酯、苯酚、合成酒精、红矾钠、铬酸酐、草酸、甲酸、氰化钠、2-萘酚、癸二酸、合成甲酚、电解烧碱、硫酸铝、磺化媒、磷酸二钠。

轻工:合成洗涤剂、三聚磷酸钠、合成脂肪酸、自行车、皮革、合成革。

纺织:维尼纶、腈纶、印染布、针织用纱。

冶金:钢材酸洗、氟化盐、电解铜、电解锌、电解镍。

石油化工:原油加工、石油催化剂、石油添加剂、己内酰胺、聚乙烯醇、丙烯腈。

其他行业主要是指医药工业和军工。

我国硫酸主要消费于肥料工业,特别是磷肥工业。

我国是农业大国,随着农业和化学工业的发展,化肥产量增长很快。硫酸产品消费量也将随之增加。从1995年到2002年我国硫酸及发烟硫酸进出口情况分析,靠国内自身所生产的硫酸产量还满足不了国内对硫酸产品的需求,需要有一部分进口作为补充,其补充的数量在逐年增长。从1995年至2002年硫酸及发烟硫酸的净进口量由4.61万吨/年增加到183.24万吨/年,净进口量逐年递增,平均年增长率为69.23%,其平均年增长远高于产量平均年增长率。因此,在我国未来几年对硫酸产品的需求缺口将逐年递增。

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