硫酸典例剖析

［例1］向50 mL 18 mol·L－1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量

A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol

C.在0.45 mol和0.90 mol之间 D.大于0.90 mol

Cu＋2H2SO4=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O

在“充分反应”的限定下，似乎被还原的H2SO4的物质的量是0.45 mol，但是，事实上随着反应的进行，H2SO4逐渐消耗，而且有水作为生成物之一逐渐积累，而使得硫酸逐渐被稀释，到一定程度时硫酸不再跟铜发生反应，可见被还原的H2SO4的物质的量小于0.45　mol。

解答本题的主要失误在于没有理解题意，没有按“被还原的H2SO4的物质的量”这一关键性的指导语去考虑问题。

答案： A

点评：本题通过金属铜与浓硫酸反应的半定量判断，考查思维的严密性与整体性，题目本身并不是一个计算题，也不含有多少计算因素，考查的形式是一种逻辑论证。同时，解题时，不能把着眼点只注意在“量”上，还必须注意“质”的问题，因为许多化学问题涉及到量变引起质变这一辩证思维方法。

［例2］三位学生设计了下述三个方案，并都认为：如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可确证试液中有SO 。

试液 白色沉淀 沉淀不溶解

试液 无沉淀 白色沉淀

试液 无沉淀 白色沉淀

试评价上述各方案是否严密，并分别说明理由。

答：方案甲

方案乙

方案丙

解析： 三个方案可作如下分析：

(1)方案甲先向试液加氯化钡溶液，生成的白色沉淀有两种可能：一种是与氯离子结合而生成的氯化银，一种是与钡离子结合而成的硫酸钡、亚硫酸钡、碳酸钡、磷酸钡(即试液中可能含有SO 、SO 、CO 、PO )。上述沉淀中只有亚硫酸钡、碳酸钡、磷酸钡能溶于盐酸，因而此方案不能确证试液中含SO 离子。

(2)方案乙先向试液中加入盐酸不产生沉淀，这排除了试液中含有Ag＋离子的可能。然后再向此酸性溶液中加入氯化钡溶液，只有硫酸钡不溶于盐酸而呈白色沉淀，排除了其他离子的干扰，因而此方案是正确的。

(3)方案丙与方案乙相似，不同之处是用硝酸代替了盐酸，用硝酸钡溶液代替了氯化钡溶液。由于硝酸有强氧化性，可将SO 离子氧化成SO 离子，因此不能排除SO 离子的干扰。

答案：甲方案不严密，因为含有Ag＋而不含SO 的无色透明溶液，也会出现此方案的现象；乙方案严密，因为含有SO 的无色透明溶液才会出现此方案的现象；丙方案不严密，因为含有SO 而不含SO 的无色透明溶液，也会出现此方案的现象。

点评：SO 检验是中学化学的重要知识点，检验和离子推断时一定要排除其他离子的干扰。本题兼顾考查同学们的文字表述能力。

［例3］浓硫酸具有A.强酸性B.强氧化性C.高沸点、低挥发性，D.脱水性，E.吸水性等性质。以下过程主要表现了浓硫酸的哪些性质?请将答案的字母分别填入括号中

(1)用NaCl固体和浓H2SO4在加热条件下制氯化氢气体。( )

(2)用磷矿粉〔主要成分Ca3(PO4)2〕和硫酸反应制磷酸。( )

(3)热的浓硫酸分别与铜片、木炭和硫粉等反应。( )

(4)浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、HCl和SO2等气体。( )

(5)常温下可以用铁或铝的容器贮存浓硫酸。( )

(6)胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末。( )

(7)不能用浓硫酸干燥HBr、HI和H2S等气体。( )

(8)浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑。( )

解析：(1)浓硫酸具有高沸点、难挥发性，氯化氢气体易挥发。(2)磷酸是高沸点的中强酸，利用强酸与弱酸盐反应制弱酸的原理制磷酸。(3)浓硫酸在加热条件下将不活泼的金属铜转化成硫酸铜，不仅表现了浓硫酸的强氧化性，还表现了酸性。浓硫酸与碳、硫反应只表现强氧化性。(4)浓硫酸吸收混在上述气体中的杂质水蒸气。(5)常温下，浓硫酸和铝、铁反应，在金属表面生成一层薄而致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属和浓硫酸继续反应。(6)浓硫酸间接吸收胆矾晶体中的结晶水，使之变成无水硫酸铜白色粉末。(7)浓硫酸具有强氧化性，而HBr、HI、H2S具有强还原性。(8)浓硫酸既具有酸的通性，可使酸碱指示剂变色，又具有脱水性，可使有机物炭化。

答案：(1)C (2)A (3)与Cu反应表现A、B；与S、C反应表现B (4)E (5)B (6)E (7)B (8)A、D

点评：硫酸在化学中扮演多项“角色”，同学们在学习时，一定要理解并掌握，在理解的基础上无须“死记硬背”。

［例4］实验证明铜不能在低温下与氧气反应，铜不与稀硫酸反应，但工业上却在废铜屑与热的稀硫酸混合物中，通入空气制硫酸铜溶液。(1)写出上述反应的化学方程式 。(2)利用铜制备硫酸铜溶液还有什么方法?写出反应的化学方程式 。比较哪一种方法好?为什么?

解析：在稀H2SO4存在的条件下，Cu与O2在加热条件下反应生成碱性氧化物CuO，迅速溶解在热的稀硫酸溶液中生成CuSO4。

第二种方法是先将铜在空气中加热使之生成CuO，再与稀硫酸反应。以上两种方法共同的特点是O2作为氧化剂，稀硫酸只起酸的作用。

方法三：Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O

第一种方法最好。若制得1 mol CuSO4，第一、二种方法只需1 mol H2SO4，而第三种方法则要用2 mol H2SO4， 而且生成的SO2又造成大气污染。第一、二种方法比较，第一种方法在溶液中反应较易进行，且进行得充分。从以上分析可知第一种方法处理废铜屑最好。

点评：选取制备方法的原则一般是：①操作便利；②原料用量少且经济易得；③没有污染。

［例5］将质量分数为p%的硫酸与等体积的水混合后得到质量分数为q%的硫酸。则下列关于p、q的关系式中正确的是

A.ｑ＜ｐ＜2ｑ B.ｐ＜2ｑ C.ｐ＝2ｑ D.ｐ≥2ｑ

解析：水的密度当视为1.00 g·mL－1，硫酸溶液的密度必大于1.00 g·mL－1。令题给q%的硫酸溶液的密度为ρ g·mL－1，显然ρ＞1.00。设将Ｖ　mL p% 的硫酸溶液与Ｖ mL水混合。混合后所得稀硫酸的质量分数为：

依题意有：

即有：ρｐ＝ρｑ＋ｑ

即： ＝ρ＞1 ｑ＞ｐ－ｑ ｐ＜2ｑ。

显然，若ρ＜1，则ｐ＞2ｑ。

本题也可巧解：设加入与p% H2SO4等质量的水，加入后必然使q%= p%。但因水的

ρ（H2O)小于ρ(H2SO4)，故等体积水的质量必然小于H2SO4溶液的质量，加入后导致溶液浓度大于 p%。

答案：B

点评：通过本题可以得到以下结论。密度大于 1.00 g·ｃm－3的溶液被等体积水稀释后，其溶质的质量分数将大于稀释前的 ；而密度小于 1.00 g·ｃm－3的溶液被等体积的水稀释后，其溶质的质量分数将小于稀释前的 。

［例6］(1)浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是： 。

(2)试用下图6—3所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物。

编号

①

②

③

④

装置