Question

14．硫酸是常見(jiàn)的酸，也是常用的化工原料．由于濃度不同，濃硫酸與稀硫酸在性質(zhì)上存在較大差異，如濃硫酸具有脫水性、吸水性和強(qiáng)腐蝕性等．某課外興趣小組為了探究濃硫酸的某些特性做了如下一些實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)結(jié)合有關(guān)實(shí)驗(yàn)，按要求回答下列問(wèn)題：
（1）用玻璃棒蘸取少量濃硫酸在濾紙上寫(xiě)字，過(guò)后觀察，字跡顯黑色，這主要是由于濃硫酸具有脫水性，使紙中的纖維素炭化的緣故；在洗氣瓶中盛放濃硫酸，除去氫氣或氧氣中的水分，是利用其吸水性．
（2）探究濃硫酸的吸水性．興趣小組把98%的硫酸10mL和63.3%的硫酸（用10mL98%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，稱量、觀察、記錄、分析．根據(jù)室溫環(huán)境下實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)繪成的曲線如右圖：
①稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)將濃硫酸緩緩地注入盛有水的燒杯中并不斷攪拌；
②由如圖曲線你能得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有哪些？（寫(xiě)兩點(diǎn)）濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸吸水能力比稀硫酸強(qiáng)（吸水速度快、吸水量大）、開(kāi)始兩者吸水速度差異比較大，隨著時(shí)間的推移吸水速度越來(lái)越接近，吸水能力越來(lái)越弱；硫酸濃度越稀吸水性越弱，到一定濃度后就失去吸水性；硫酸吸水能力可能會(huì)受環(huán)境溫度、濕度、氣壓、酸的用量、表面積等因素的影響等．
（3）探究濃硫酸能否使鐵鈍化（鈍化指在表面形成氧化膜保護(hù)層，使內(nèi)層金屬不再發(fā)生變化）．可選用的實(shí)驗(yàn)藥品有：相同鐵片若干、濃硫酸、稀硫酸、硫酸銅溶液等．實(shí)驗(yàn)儀器任選．
①興趣小組已經(jīng)完成下表實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ，請(qǐng)你幫他們將實(shí)驗(yàn)報(bào)告補(bǔ)充完整．

方案	實(shí)驗(yàn)假設(shè)	實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
Ⅰ	能發(fā)生鈍化	取一鐵片先插入濃硫酸中，一段時(shí)間后取出，再插入硫酸銅溶液中．	無(wú)明顯變化，假設(shè)成立．
Ⅱ	能發(fā)生鈍化	取兩片相同的鐵片，一片放入濃硫酸中，一段時(shí)間后取出，與另一片同時(shí)放入硫酸銅溶液中．	浸過(guò)濃硫酸的鐵片表面無(wú)明顯變化，另一鐵片表面產(chǎn)生紅色固體，假設(shè)成立．

你認(rèn)為方案Ⅱ與方案Ⅰ相比，方案Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是采用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，更科學(xué)．
②某同學(xué)將一鐵片插入盛有98%的濃硫酸的試管中，無(wú)明顯變化，再給試管加熱一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)溶液變色并有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，此現(xiàn)象說(shuō)明：加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應(yīng)．（或熱的濃硫酸能與鐵反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關(guān)）（其它合理答案均可）．除產(chǎn)生該氣體外，同時(shí)還生成硫酸鐵和水，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)濃硫酸具有的脫水性與吸水性進(jìn)行分析判斷；
（2）①根據(jù)濃硫酸的稀釋過(guò)程的操作要領(lǐng)分析解答；
②從曲線觀察兩種不同的酸的吸水情況的變化趨勢(shì)分析解答；
（3）①根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)從浸過(guò)濃硫酸的銅片不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，而未浸過(guò)濃硫酸的鐵片發(fā)生了反應(yīng)的情況描述現(xiàn)象和結(jié)論即可；
②根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，利用不同處理的鐵片與稀硫酸反應(yīng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可；
③根據(jù)加熱前后反應(yīng)的溫度變化及發(fā)生情況進(jìn)行分析說(shuō)明即可．

解答 解：（1）濃硫酸具有的脫水性與吸水性，用玻璃棒蘸取少量濃硫酸在濾紙上寫(xiě)字，過(guò)后觀察，字跡顯黑色是因?yàn)槠涿撍�性�?dǎo)致的紙張?zhí)炕�，而除去氫氣或氧氣中的水分，是利用其吸水性，起到干燥劑的作用�?br />（2）①因?yàn)闈饬蛩崛芙鈺?huì)放出大量的熱，密度比空氣大，為防止酸濺出，因此濃硫酸的稀釋時(shí)應(yīng)酸入水并不斷攪拌使溶解時(shí)產(chǎn)生的熱量盡快散失；
②從曲線觀察兩種不同的酸的吸水情況的變化可知：濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸吸水能力比稀硫酸強(qiáng)（吸水速度快、吸水量大）；開(kāi)始兩者吸水速度差異比較大，隨著時(shí)間的推移吸水速度越來(lái)越接近，吸水能力越來(lái)越弱；硫酸濃度越稀吸水性越弱，到一定濃度后就失去吸水性；硫酸吸水能力可能會(huì)受環(huán)境溫度、濕度、氣壓、酸的用量、表面積等因素的影響等．
（3）①根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)從浸過(guò)濃硫酸的銅片不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，而未浸過(guò)濃硫酸的鐵片發(fā)生了反應(yīng)，所以未浸過(guò)濃硫酸的鐵片能置換出硫酸銅中的銅，而浸過(guò)濃硫酸的鐵片由于發(fā)生了鈍化則不會(huì)與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)，II的設(shè)計(jì)采用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行探討，體現(xiàn)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，強(qiáng)調(diào)了結(jié)論的正確性．
②根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，可對(duì)浸過(guò)濃硫酸的鐵片和未浸過(guò)濃硫酸的鐵片與稀硫酸進(jìn)行接觸，看反應(yīng)的發(fā)生情況從而判斷是否發(fā)生了鈍化現(xiàn)象；
③由實(shí)驗(yàn)敘述可知，兩種情況的差別實(shí)質(zhì)就是反應(yīng)時(shí)溫度的變化，所以可從該處做出發(fā)點(diǎn)分析溫度對(duì)反應(yīng)的影響，可以是加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應(yīng)．（或熱的濃硫酸能與鐵反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關(guān)）（其它合理答案均可）等；根據(jù)信息鐵和濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鐵、水和二氧化硫，反應(yīng)的方程式為：2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑；
故答案為：（1）脫水；  吸水；
（2）①濃硫酸，水； ②濃硫酸和一定濃度以上的稀硫酸都具有吸水性；濃硫酸吸水能力比稀硫酸強(qiáng)（吸水速度快、吸水量大）；開(kāi)始兩者吸水速度差異比較大，隨著時(shí)間的推移吸水速度越來(lái)越接近，吸水能力越來(lái)越弱；硫酸濃度越稀吸水性越弱，到一定濃度后就失去吸水性；硫酸吸水能力可能會(huì)受環(huán)境溫度、濕度、氣壓、酸的用量、表面積等因素的影響等．
（3）①

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論

浸過(guò)濃硫酸的鐵片表面無(wú)明顯變化，另一鐵片表面產(chǎn)生紅色固體．

采用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，更科學(xué)．
②加熱條件下，氧化膜被破壞（被濃硫酸溶解），鐵繼續(xù)與濃硫酸反應(yīng)．（或熱的濃硫酸能與鐵反應(yīng)產(chǎn)生刺激性氣體；或熱的濃硫酸不能使鐵鈍化；或鐵的鈍化隨條件的改變而改變；或鐵與濃硫酸的作用與溫度有關(guān)）（其它合理答案均可）；2Fe+6H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+3SO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 該題屬于實(shí)驗(yàn)方案的探究題，主要是采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題進(jìn)行探討，掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的及方法是解題的關(guān)鍵所在．