- 二氧化硫的制取
- 共1464题
有甲、乙两位同学根据所学化学知识,设计了由铜和硫酸为原料制取硫酸铜的两种方案:①铜与浓硫酸加热直接反应,即Cu→CuS04
②将铜加到热的稀硫酸中并通入空气来制备硫酸铜,即由Cu→CuO→CuSO4,
试回答:
(1)、写出方案①的化学反应方程式
这两种方案,你认为哪一种方案比较合理? 。(答编号),理由是
(2)、实验室采用方案①取6.4 g铜片和10 mL 18 mol·L-1浓硫酸,放在试管中共热时发现,铜与热的浓硫酸反应后并没有得到预期的蓝色溶液,而是在试管底部看到灰白色沉淀。甲、乙两位同学为了验证其中灰白色沉淀的主要成分,设计下列实验:
实验步骤:倾倒掉上层液体后,向所得灰白色的固体中加入适量蒸馏水,边加边搅拌
实验现象:_____________________________________________
实验结论:所得灰白色固体的化学式为_ _______
直到最后反应完毕,发现试管中还有铜片剩余。可两位同学仍然认为试管中还有硫酸剩余,他们这样认为的理由是___________ _____
正确答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
② 无污染空气的SO2生成,节约H2SO4
(2)灰白色物质溶解,溶液变为蓝色 CuSO4
随着反应的进行,浓硫酸的浓度逐渐变小,由浓变稀,稀硫酸不能与铜发生反应
试题分析:(1)方案②合理,原因是不产生污染物二氧化硫、生成同质量硫酸铜消耗硫酸少。
(2)铜与浓硫酸反应时,硫酸过量,生成硫酸铜、二氧化硫和水。随着反应进行,硫酸由浓变稀,铜与稀硫酸不反应。向灰白色固体中加水,固体溶解,若溶液呈蓝色,说明灰白色固体是硫酸铜。
点评:评价实验方案优劣可从以下几个方面进行:1.对环境是否友好;2.原料来源是否广泛、原料是否经济;3.生成等质量的产品所需原料越少越好。
(15分)某学校课外活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的探究课题,并设计了如下方案进行实验:实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液。
请根据实验回答问题:
(1)首先根据下图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行 操作。
(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是
(填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中的目的是: 。
(3)加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是: 。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的 (填仪器名称)起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用。
(4)将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行 、 、 后称量固体的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的最低浓度是 。
(5)有同学提出在上面⑷中可以不必加入双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析 (填“需要”或“不需要”)加入双氧水,说明原因: 。
正确答案
⑴检验装置气密性 (1分) ⑵SO2 (1分) 防倒吸(1分) ⑶Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ( 2分) 长导管(1分)
⑷过滤、洗涤、干燥 (共3分) 12mol/L ( 2分)
⑸需要 ( 2分) 原因:在烧杯中生成的Na2SO3可能被部分氧化为Na2SO4,如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误。(2分)
(1)组装装置之后,不能立即装入试剂,二应该是首先检验装置气密性。
(2)SO2属于大气污染物,需要尾气处理。由于SO2易溶于水,如果导管口直接插入溶液中,容易导致液体倒流,所以倒置的漏斗起防倒吸作用。
(3)在加热的条件下,浓硫酸能氧化单质铜,方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。再加热的条件下,水蒸气易挥发,所以利用长导管,起冷凝回流作用。
(4)加入双氧水是氧化亚硫酸钠的。加入氯化钡能产生硫酸钡沉淀,所以需要通过过滤、洗涤、干燥操作。硫酸钡是13.98g,物质的量是13.98g÷233g/mol=0.06mol,则参加反应的硫酸0.12mol,所以剩余硫酸是18mol/L×0.02L-0.12mol=0.24mol,浓度是0.24mol÷0.02L=12mol/L。即能与铜反应的硫酸的最低浓度是12mol/L。
(5)由于亚硫酸钠不稳定,易被氧化生成硫酸钠,所以如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误,因此必须加入双氧水。
(14分)实验室中,用如下图所示装置及所给药品(图中部分夹持仪器已略去)探究工业制硫酸接触室中的反应,并测定此条件下二氧化硫的转化率。已知SO3熔点为16.8℃,假设气体进入装置时分别被完全吸收,且忽略装置内空气中的CO2。
(1)已知0.5molSO2被O2氧化成气态SO3,放出49.15 kJ热量,反应的热化学方程式为 。
(2)根据实验目的,请从上面右图中选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处合适的装置,将其序号填入空格中:装置Ⅰ ,装置Ⅱ ,装置Ⅲ 。
(3)开始进行实验时,首先应进行的操作是 。
(4)加热硬质玻璃管时,若不断升高温度,SO2的转化率会 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(5)停止通入SO2,熄灭酒精灯后,为使残留在装置中的SO2、SO3被充分吸收,操作方法是 。
(6)实验结束后,若装置Ⅱ增加的质量为b g ,装置Ⅲ增加的质量为a g,则此条件下二氧化硫的转化率是 (用含字母的代数表示)。
正确答案
略
(16分)测定化成SO3的转化率可以用题27—1图装置,装置中烧瓶内发生的化学反应方程式为:
(已知S03的熔点是沸点是
)
(1)装置中甲管的作用是__________________。
(2)根据实验需要,应该在I、II、III、IV处连接合适的装置,请从题27〜2图A〜E装置中选择最适合装置并将其序号填放下面的空格中。
I、 II、III、IV处连接的装置分别是________________________
(3) 为使SO2有较高的转化率,实验中加热fi化剂与滴加浓硫酸的顺序中,应采取的操作是______________________________ ,若用大火加热烧瓶时,SO2的转化率会____________ (填“升高”、“不变”或“降低”)。
(4) 有一小组在实验中发现,SO2气体产生缓慢,以致后续实验现象不明显,但又不存在气密性问题,请你推测可能的原因(可以不填满)
①原因:______②原因:______ ③原因:______
(5)将SO2通入含1mol氯酸的溶液中,可生成一种强酸和一种氧化物,并有个电子转移,则该反应的化学方程式为__________________
(6)用粉末与足量浓硫酸进行此实验,当反应结束时,继续通入O2 —段时间后,测得装置IV增重了 mg,则实验中SO2的转化率为__________________.(用含m、n的代数式填写)
正确答案
略
如图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物。产物J是含金属元素A的白色胶状沉淀,I为NaCl溶液,D是淡黄色固体单质。试填写下列空白。
(1)框图中所列物质中属于非电解质的物质的化学式是 。
(2)用电子式表示出H的形成过程 。
(3)将E的水溶液蒸干并灼烧得到的固体物质的化学式为 。
(4)F的水溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。
(5)F的水溶液显碱性的原因: (用离子方程式表示)。
(6)E与F在L中反应的离子方程式为 。
(7)H和G之间反应的化学方程式为 。
正确答案
(1)SO2
(2)
(3)Al2O3
(4)c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
(5)S2-+H2OHS-+OH-
(6)2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑
(7)2H2S+SO2=3S↓+2H2O
根据J是含金属元素A的白色胶状沉淀,可推断出A是Al,J是Al(OH)3;根据D是淡黄色固体单质,可推断出D为S。从图示转化关系知,E是含铝的化合物,F是含硫的化合物,结合I为NaCl溶液,可以推断出E是AlCl3、F是Na2S、L是H2O,则B 为Cl2,C为Na。G是SO2,结合SO2的性质及G与H的反应,可推断出H是H2S。(1)框图中只有SO2为非电解质。(3)AlCl3蒸干时水解得到Al(OH)3,灼烧最终得到Al2O3。(4)Na2S溶液中由于S2-水解溶液显碱性,离子浓度大小为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。(5)S2-水解的离子方程式为S2-+H2OHS-+OH-。(6)Al3+与S2-发生相互促进的水解反应:2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。(7)该反应为硫元素的归中反应:2H2S+SO2=3S↓+2H2O。
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