Question

濃硫酸在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著很重要的作用
（1）①銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試管底部有白色固體并夾雜有少量黑色固體。倒去試管中的濃硫酸，將剩余固體（含少量濃硫酸）倒入盛有少量水的燒杯中，發(fā)現(xiàn)所得溶液為藍(lán)色，黑色固體未溶解。過濾、洗滌后，向黑色固體中加入過量濃硝酸，黑色固體溶解，溶液呈藍(lán)色，所得溶液加BaCl₂溶液后有白色沉淀生成。則黑色固體中含有________元素。
②實(shí)驗(yàn)室利用濃硫酸分別與氯化鈉固體和碘化鉀固體加熱反應(yīng)制取所需物質(zhì)，分析這兩個(gè)反應(yīng)中濃硫酸作用的異同點(diǎn)：_________________________________ 。
（2）探究濃硫酸的吸水性。某同學(xué)把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸（用10mL 98%的硫酸與10mL水配成）約20mL分別放入兩個(gè)相同的大表面皿中，根據(jù)室溫環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)繪成的曲線如圖。由右圖曲線你能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有哪些？（寫兩點(diǎn)）______、_______________。

（3）苯與濃硝酸、濃硫酸制硝基苯的實(shí)驗(yàn)中，三種原料混合的順序是_____________；要得到純凈的硝基苯，需經(jīng)過：水洗 → 5％NaOH溶液洗滌 → 水洗 → 無水CaCl₂干燥→________（填寫操作），得到純硝基苯。
（4）探究濃硫酸在生成乙酸乙酯反應(yīng)中的作用。
問題提出：濃硫酸存在條件下酯化反應(yīng)是否進(jìn)行得更快。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：____________________。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：___________________ 。
（5）濃硫酸與蔗糖反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)裝置修改如下：實(shí)驗(yàn)時(shí)在大試管中先放入2g細(xì)小顆粒的蔗糖，滴加2—3滴碳酸鈉濃溶液，再加入1.5mL 98%的濃硫酸，迅速塞緊帶干燥管的單孔橡皮塞�？梢钥吹剑�蔗糖迅速變黑，體積急劇膨脹，形成多孔海綿狀固體物質(zhì)——“黑面包”。分析實(shí)驗(yàn)效果更加明顯的原因：____________________________________________________ 。

（6）苯分子等芳香烴化合物里的氫原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO₃H）所取代的反應(yīng)，稱為磺化反應(yīng)。濃硫酸有時(shí)也用SO₃代替濃硫酸，其優(yōu)點(diǎn)是____________________、__________________。（至少寫出兩點(diǎn)）
用濃硫酸吸收SO₃可得發(fā)煙硫酸（H₂SO₄·SO₃）。某化工廠用1.5m³ 98.3%的濃硫酸（密度為1.84g/mL）吸收SO₃形成發(fā)煙硫酸，再與水混合，可得到95%的硫酸（密度為1.79g/mL）________m³（保留2位小數(shù)）。

Answer 1

（1）Cu、S；相同點(diǎn)均為難揮發(fā)性的酸，不同點(diǎn)后者還有強(qiáng)氧化性。
（2）98%硫酸和63.3%硫酸都具有吸水性； 98%硫酸吸水能力比63.3%硫酸強(qiáng)（吸水速度快、吸水量大）
（3）在濃硝酸中慢慢注入濃硫酸，搖勻冷卻，在混合酸中慢慢滴入苯，使其混合均勻；蒸餾
（4）比較有、無濃硫酸存在條件下酯化反應(yīng)進(jìn)行的快慢；相同時(shí)間內(nèi)有濃硫酸的反應(yīng)收集到的油狀物較多，無濃硫酸存在的反應(yīng)幾乎收集不到油狀物。
（5）碳酸鈉與濃硫酸反應(yīng)及濃硫酸遇水均是放熱過程，使體系溫度升高，同時(shí)濃硫酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳使脫水后生成的炭更加疏松多孔。
（6）磺化時(shí)不生成水，廢液少、反應(yīng)快，三氧化硫用量可接近理論量。3.49 。

試題分析：
（1）①向黑色固體中加入過量濃硝酸，黑色固體溶解，溶液呈藍(lán)色，證明溶液中含有Cu元素；向所得溶液加BaCl₂溶液后有白色沉淀生成。證明溶液中含有SO₄^2-，則又黑色固體中含有S元素。因此該固體中含有Cu、S量元素。
②濃硫酸與兩種物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)為2NaCl+H₂SO₄(濃) Na₂SO₄+2HCl↑；2NaI+2H₂SO₄(濃) Na₂SO₄+2H₂O+SO₂↑+I₂。在這兩個(gè)反應(yīng)中都利用了濃硫酸的難揮發(fā)性，不同的是后者還同時(shí)利用了它的強(qiáng)氧化性。
（2）由圖中曲線能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有98%的硫酸和63.3%的硫酸都有吸水性；98%硫酸吸水能力比63.3%硫酸強(qiáng)；相同的時(shí)間98%的硫酸吸水量大；吸水相同量時(shí)98%的硫酸消耗時(shí)間短。
（3）在苯與濃硝酸、濃硫酸制硝基苯的實(shí)驗(yàn)中，酸的混合時(shí)與濃硫酸的稀釋相似，即先加入密度小的物質(zhì)，再加入密度大的物質(zhì)。由于兩種酸混合時(shí)放出大量的熱，而苯的沸點(diǎn)較低，因此要等酸混合液冷卻后再加入苯。故三種原料混合的順序是在濃硝酸中慢慢注入濃硫酸，搖勻冷卻，在混合酸中慢慢滴入苯，使其混合均勻；制得的硝基苯中含有硫酸、硝酸、水。要得到純凈的硝基苯，需經(jīng)過水洗(除去大量的酸) → 5％NaOH溶液洗滌(中和剩余殘留的少量的酸) → 水洗(除去表面的鹽離子) → 無水CaCl₂干燥(吸水)→最后蒸餾即可。
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在兩只相同的試管中分別加入等體積的無水乙酸、乙醇，然后向其中的一個(gè)試管中加入5ml的濃硫酸，把導(dǎo)氣管通到盛有飽和Na₂CO₃溶液的試管中，要始終保持導(dǎo)氣管管口在液面以上，給試管加熱。觀察在盛有飽和Na₂CO₃溶液的試管液面上油狀物的多少及氣味，比較有、無濃硫酸存在條件下酯化反應(yīng)進(jìn)行的快慢；結(jié)果發(fā)現(xiàn)：相同時(shí)間內(nèi)有濃硫酸的反應(yīng)收集到的油狀物較多，無濃硫酸存在的反應(yīng)幾乎收集不到油狀物。結(jié)論：濃硫酸存在條件下酯化反應(yīng)進(jìn)行得更快。濃硫酸在該反應(yīng)中起催化劑、吸水劑的作用。
（5）碳酸鈉與濃硫酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)；濃硫酸遇水也是個(gè)放熱過程，這會(huì)使體系溫度升高，溫度升高，濃硫酸的氧化性增強(qiáng)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快；同時(shí)濃硫酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳可以使脫水后生成的炭更加疏松多孔。因此實(shí)驗(yàn)效果更明顯。
（6）用SO₃代替濃硫酸，可以減少水的產(chǎn)生，反應(yīng)速率快，廢物少.由發(fā)煙硫酸的化學(xué)式及元素在稀釋過程在守恒可得：2×{(1.84×1.5×10⁶×98.3%)÷98}=(1.79V×10⁶×95%)÷98.整理可得V=3.49。