本试题 “现有某铁碳合金,某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了下图所示的实验装置和实验方案(夹持仪器已省略),请你回答...” 主要考查您对(浓)硫酸
测定物质组成、成分含量
合金
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
硫酸:
硫酸的分子式:H2SO4;结构式:,H2SO4中硫元素为+6价,处于最 0 高价,具有氧化性,但只有浓H2SO4表现出强氧化性,而稀硫酸、硫酸盐巾的硫元素通常不表现氧化性。
硫酸的物理性质和化学性质:
1.硫酸的物理性质
纯硫酸是无色、黏稠的油状液体,密度大,沸点高,是一种难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水互溶.浓硫酸溶于水时放出大量的热。常见浓硫酸的质量分数为98.3%,其密度为 1.84g·cm-3,沸点为338℃,物质的量浓度为18.4mol·L-1.H2SO4的浓度越大,密度越大,若将30%的H2SO4溶液与10%的H2SO4溶液等体积混合,所得溶液的质量分数大于20%。
2.稀硫酸的化学性质
稀硫酸具有酸的通性。
(1)与指示剂作用:能使紫色石蕊试液变红。
(2)与碱发生中和反应
(3)与碱性氧化物或碱性气体反应
(4)与活泼金属发生置换反应
(5)与某些盐溶液反应
4.浓硫酸的特性
(1)吸水性将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大。这是因为浓硫酸具有吸水性,实验室里常利用浓硫酸作干燥剂。
浓硫酸不仅可以吸收空气中的水,还可吸收混在气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的部分结晶水。。
浓H2SO4中的H2SO4分子可强烈地吸收游离的水分子形成一系列的硫酸水合物:。这些水合物很稳定,所以浓H2SO4可作某些不与其反应的气体、固体的干燥剂,同时不能暴露在空气中。能够用浓H2SO4干燥的气体有、等酸性或中性气体,而具有还原性的气体和碱性气体NH3则不能用浓H2SO4干燥。另外在酯化反应中,如中,浓H2SO4作催化剂和吸水剂。
(2)脱水性指浓H2SO4将有机物里的氧、氧元素按原子个数比2:1脱去生成水的性质。浓H2SO4从有机物中脱下来的是氢、氧元素的原子,不是水,脱下来的氢、氧元素的原子按2:1的比例结合成H2O;对于分子中所含氢、氧原子个数比为2:l的有机物(如蔗糖、纤维素等),浓H2SO4可使其炭化变黑,如:
(3)强氧化性常温下,Fe、Al遇浓H2SO4会发生钝化。但热的浓 H2SO4能氧化大多数金属(除金、铂外)、某些非金属单质及一些还原性化合物。如:
在这些氧化还原反应中,浓硫酸的还原产物一般为SO2。
浓、稀硫酸的比较与鉴别:
1.比较
稀硫酸—弱氧化性—可与活泼金属反应,生成H2—氧化性由H+体现。
浓硫酸——强氧化性——加热时可与绝大多数金属和某些非金属反应,通常生成SO2——氧化性由体现。
2.鉴别
从浓H2SO4和稀H2SO4性质的差异人手,可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种。
方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样硫酸,如能放出大量热则为浓H2SO4,反之则为稀H2SO4。
方法二:观察状态,浓H2SO4呈黏稠状,而稀H2SO4为黏稠度较小的溶液。
方法三:用手掂掂分量,因为浓H2SO4的密度较大 (1.84g·cm-3,相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4,浓H2SO4的质量比稀H2SO4大很多。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生气体,则为稀H2SO4,;若无明显现象(钝化),则为浓H2SO4。
方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑 (浓H2SO4的脱水性)者为浓H2SO4,另一种为稀H2SO4。
方法六:取少量试样,分别投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓H2SO4。(浓H2SO4的强氧化性),无现象的是稀H2SO4.
硫酸的用途及使用:
(1)用途硫酸是化学工业最黄要的产品之一,它的用途极广(如下图)。
①利用其酸性可制磷肥、氮肥,可除锈,可制实用价值较高的硫酸盐等。
②利用其吸水性,在实验室浓H2SO4常用作干燥剂。
③利用其脱水性,浓H2SO4常作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。
④利用浓H2SO4的高沸点和难挥发性,常用于制取各种挥发性酸。
⑤浓H2SO4常作有机反应的催化剂。
(2)浓硫酸的安全使用
①浓H2SO4的稀释稀释浓硫酸时应特别注意:将浓硫酸沿器壁慢慢地注入水中,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散出去。切不可把水倒人浓硫酸里。两种液体混合时,要把密度大的加到密度小的液体中,如浓H2SO4、浓HNO3-混合酸的配制方法是把浓H2SO4沿器壁慢慢地注入浓HNO3中。
②万一不小心将浓硫酸溅到皮肤上、衣服上或桌面上,应分别怎样处理?
皮肤上:用干布迅速拭去,再用大量水冲洗,最后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
衣服上:用大量水冲洗。
桌面上:大量时,用适量。NaHCO3,溶液冲洗,后用水冲洗,再用抹布擦干;少量时用抹布擦即可。
定量实验介绍:
合金的概念:
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
合金的特性:
合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学和机械性能。
(1)合金的硬度一般比它的成分金属的大。
(2)合金的熔点一般比它的成分金属的低。
钢:
(1)钢和生铁同属于铁的合金。将铁矿石冶炼成生铁,生铁进一步冶炼可成为钢。
(2)钢是用量最大、用途最广的合金,按其化学成分可分为两大类:碳素钢和合金钢。
(3)碳素钢俗称普通钢。根据含碳量的多少,碳素钢又可以分为三类,见下表:
合金名称 | 含碳 | 主要性质 |
低碳钢 | <0.3% | 韧性、焊接性好,但强度低 |
中碳钢 | 0.3%~0.6% | 强度高,韧性及加工性好 |
高碳钢 | >0.6% | 硬而脆,热处理后弹性好 |
名称 | 其他主要合金元素 | 主要特性 | 主要用途 |
锰钢 | 锰 | 韧性好,硬度大 | 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲 |
不锈钢 | 铬、镍 | 抗腐蚀性好 | 医疗器械、容器、炊具等 |
硅钢 | 硅 | 导磁性好 | 变压器、发电机和电动机的铁芯 |
钨钢 | 钨 | 耐高温,硬度大 | 刀具 |
其他几种常见合金的主要成分,性能和用途:
合金 | 主要成分 | 主要性能 | 主要用途 |
球墨铸铁 | 铁,碳,硅,锰 | 机械强度好 | 在某些场合可代替钢 |
黄铜 | 铜,锌 | 强度高、可塑性 好、易加工、耐腐蚀 |
机器零件、仪表、日用品 |
青铜 | 铜,锡 | 强度高、可塑性好、 耐磨、耐腐蚀 |
机器零件如轴承、齿轮等 |
白铜 | 镍,铜 | 光泽好、耐磨、 耐腐蚀、易加工 |
钱币、代替银做饰品 |
焊锡 | 锡,铅 | 熔点低 | 焊接金属 |
硬铝 | 铝,铜,锰,镁,硅 | 强度和硬度好 | 火箭、飞机、轮船等制造业 |
钛合金 | 钛,铝,钒 | 耐高温、耐腐蚀、高强度 | 用于宇航、飞机、造船,化学工业 |
金合金 | 金,银,铜,稀土元素 | 有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电 | 金饰品、电子元件、钱币、笔尖 |
Ti-Fe合金 | Ti,Fe | 室温下吸收H2快,且吸收H2量大,稍稍加热放H2速率快 | 储氢合金 |
合金的分类:
(1)铝合金:常见的有镁铝合金、硬铝等。硬铝密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和字宙飞船的理想材料。
(2)铜合金
(3)
(4)新型合金:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。
几种有色金属材料的比较及新型金属材料:
1.金,银,铜的重要物理性质,性能及应用比较
金 | 银 | 铜 | ||
物理性质 | 颜色 | 黄色 | 银白色 | 紫红色 |
硬度 | Au<Ag<Cu | |||
延展性 | Au>Ag>Cu | |||
导电性 | Ag>Cu>Au | |||
导热性 | Ag>Cu>Au | |||
性能 | 极高的抗腐蚀性 | 催化,抗腐蚀性 | 在潮湿空气中易锈蚀 | |
应用 | 电子工业,航空,航天工业 | 有机合成,能源开发,医用材料制造 | 电气和电子工业,建筑材料 |
2.新型金属材料
(1)铀(U)用作核电站反应堆的核燃抖
(2)镅(Am)在烟雾探测器中用作烟雾监测材料
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”,是一种“亲生物金属”
金属资源的合理开发和利用:
1.合理开采矿物地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不可再生的。随着人类不断地开发利用,矿产资源日渐减少,节约并合理地开采矿产资源是合理利用金属资源最直接,最基本水的措施
2.防止金属腐蚀金属制品在使用过程中会因腐蚀而损坏,每年因腐蚀造成的钢铁资源损失占当年总产量的10%以上,因此防腐是避免金属资源损失、浪费的重要手段
3.回收和利用废旧金属回收的废旧金属制品,大部分可以重新制成金属或它们的化合物,再进行使用。例如废旧钢铁可以用于炼钢;废铁屑可用于制铁盐
4.寻找金属替代品随着金属资源的目益减少,利用可再生资源开发、研制出新型材料代替金属材料的应用,是当今社会的一项重要科研课题,例如已经研制出并已实际运用的高硬度、耐高温材料;新型的替代钢铁的无机非金属材料料;有机化工合成的各种强度的橡胶、塑料,复合材料等
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