Question

根據《中學化學》2009.9的文章《推理與實驗不相符的兩個問題》介紹：
將足量的銅片與一定量的濃硫酸共熱反應，會不會出現隨反應的進行硫酸濃度變稀而使反應停止，最終銅和硫酸都有剩余？
某研究性學習小組按如圖定性實驗簡易裝置進行實驗探究，部分現象如下：

觀察到：開始加熱（濃硫酸未沸騰）時銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴散到濃硫酸中，并不斷增多，當濃硫酸加熱至沸騰時，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍色，繼續加熱時淺藍色溶液逐漸變為灰白色懸濁液，液體量越來越少，最后全部變為灰白色固體．
查資料知：①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點溫度．②膽礬失去全部結晶水的溫度為150℃．
請回答：
（1）寫出灰白色固體化學式

 

（2）反應過程中，可觀察到品紅溶液、KMnO₄溶液褪色，這分別體現反應產生氣體的

 

、

 

性質，其中氣體與KMnO₄溶液反應離子方程式：

 

（3）由上分析知：銅與濃硫酸共熱，濃硫酸濃度

 

（填“會”或“不會”）變稀，因此

 

（填“會”或“不會”）出現反應自動停止，最終銅和硫酸都有剩余的現象．
（4）由上結論計算：將5ml 98%（密度為1.84g/cm³）的濃硫酸與足量的銅共熱反應，產生氣體的物質的量為

 

A．0.092mol  B．0.046mol  C．小于0.046mol  D．大于0.046mol，小于0.092mol．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,濃硫酸的性質,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：實驗設計題

分析：銅與濃硫酸反應的方程式為：Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
“開始加熱（濃硫酸未沸騰）時銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴散到濃硫酸中，并不斷增多”--黑色小顆粒應該是氧化銅，因為銅的黑色化合物只有氧化銅；
“當濃硫酸加熱至沸騰時，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍色”--氧化銅與酸反應，生成藍色的銅離子，只有此種可能．
“繼續加熱時淺藍色溶液逐漸變為灰白色懸濁液，液體量越來越少，最后全部變為灰白色固體．”--聯系后面的條件“①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點溫度；．②膽礬失去全部結晶水的溫度為150℃”液體量越來越少的過程，就是液體沸騰變氣體的過程，由這兩個溫度可知，早在硫酸沸騰之前，膽礬已經失去全部結晶水了．所以灰白色固體應該是CuSO₄；
（1）根據以上分析判斷；
（2）二氧化硫使品紅溶液褪色，體現了二氧化硫的漂白性；使KMnO4溶液褪色，體現了二氧化硫的還原性，離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5 SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；  
（3）根據以上分析最終銅和濃硫酸都沒了，所以顯然兩個空格都是“不會”；
（4）根據n=

m

M

計算濃硫酸的物質的量，再結合Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O計算．

解答： 解：銅與濃硫酸反應的方程式為：Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
“開始加熱（濃硫酸未沸騰）時銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴散到濃硫酸中，并不斷增多”--黑色小顆粒應該是氧化銅，因為銅的黑色化合物只有氧化銅；
“當濃硫酸加熱至沸騰時，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍色”--氧化銅與酸反應，生成藍色的銅離子，只有此種可能．
“繼續加熱時淺藍色溶液逐漸變為灰白色懸濁液，液體量越來越少，最后全部變為灰白色固體．”--聯系后面的條件“①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點溫度；．②膽礬失去全部結晶水的溫度為150℃”液體量越來越少的過程，就是液體沸騰變氣體的過程，由這兩個溫度可知，早在硫酸沸騰之前，膽礬已經失去全部結晶水了．所以灰白色固體應該是CuSO₄；
（1）根據以上分析，灰白色固體應該是CuSO₄，故答案為：CuSO₄；
（2）根據以上分析產生了二氧化硫氣體，又二氧化硫使品紅溶液褪色，體現了二氧化硫的漂白性，使KMnO4溶液褪色，體現了二氧化硫的還原性，根據氧化還原反應的特征其離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5 SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；故答案為：漂白性；還原性；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；  
（3）根據液體量越來越少，最后全部變為灰白色固體，所以最終銅和濃硫酸反應完全，濃硫酸一直處于濃度很高與銅不停的反應，所以濃度不會變稀，也不會出現反應自動停止，故答案為：不會；不會；
（4）濃硫酸的物質的量為n=

m

M

=

1.84×5×98%

98

=0.092mol，結合Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，所以生成的氣體的物質的量為

0.092

2

=0.046mol，故選：B．

點評：本題主要考查了銅和濃硫酸反應過程的探究，抓住反應過程中出現的現象來分析問題是解題的關鍵，難度一般．