Question

11．某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，用圖所示裝置進行了有關實驗：
（1）B是用來收集實驗中產生氣體的裝置，但未將導管畫全，請你補充完整（用文字表達）B裝置中導氣管長進短出．
（2）實驗中他們取6.4g銅片和12mL18mol•L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應完畢，最后發現燒瓶中還有銅片剩余，該小組學生根據所學的化學知識，認為還有一定量的硫酸剩余．
①請寫出銅跟濃硫酸反應的化學方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解？你認為原因是：隨著反應進行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應．
③下列藥品中能夠用來證明反應結束后的燒瓶中確有余酸的是AD（填字母編號）
A．鐵粉B．BaCl₂溶液C．銀粉D．Na₂CO₃溶液
（3）為定量測定余酸的物質的量濃度，某學生進行了如下設計：
該學生設計方案是：先測定銅與濃硫酸反應產生SO₂的量，再計算余酸的物質的量濃度，他認為測定SO₂的量的方法有多種，請問下列實驗方案中可行的是B（填寫字母編號）
A．將裝置A產生的氣體緩緩通過預先稱量過盛有足量堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量
B．用排飽和NaHSO₃的方法測定產生氣體的體積
C．用排水法測定裝置A產生氣體的體積（已換算成標準狀況）
D．將裝置A產生的氣體緩緩通入足量氫氧化鋇溶液，反應完全后，過濾、洗滌、干燥，稱量沉淀
（4）請你另設計一個可行的實驗方案，來測定余酸的物質的量濃度，簡要寫出操作步驟及需要測定的數據（不必計算）①取反應后溶液，向其中加入足量鋅；②收集并測定氫氣的體積；③通過氫氣量計算剩余硫酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 （1）依據實驗產生的氣體是二氧化硫，二氧化硫密度比與空氣大，確定收集實驗中產生的氣體的裝置中導氣管的位置；
（2）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②隨著反應的進行，濃硫酸逐漸成為稀硫酸，而銅與稀硫酸不反應；
③根據反應后必有硫酸銅產生，所以要證明反應結束后的燒瓶中確有余酸，只有證明氫離子即可；
（3）①A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質量增大；
B、高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應生成沉淀增大；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少；
D、亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產生固體質量增大；
（4）可利用剩余的稀硫酸與鋅反應放出氫氣，通過氫氣的量計算剩余硫酸的物質的量濃度；

解答 解：（1）銅跟濃硫酸反應生成了二氧化硫氣體，二氧化硫密度比與空氣大，可以用向上排氣法收集，所以裝置中的導氣管應長進短出，裝置圖為：
故答案為：B裝置中導氣管長進短出；
（2）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②銅與濃硫酸在加熱條件下可以發生反應，而銅與稀硫酸不反應，隨著反應的進行，硫酸濃度濃度降低，當濃硫酸逐漸成為稀硫酸時反應停止；
故答案為：隨著反應進行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應；
③根據反應后必有硫酸銅產生，所以要證明反應結束后的燒瓶中確有余酸，只有證明氫離子，
A、鐵粉與氫離子反應產生氣泡，故A正確；
B、BaCl₂溶液只能與硫酸根產生沉淀，故B錯誤；
C、銀粉不反應，無現象，故C錯誤；
D、Na₂CO₃溶液與氫離子反應產生氣泡，故D正確；
故選：AD；
（3）A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質量增大，導致余酸的物質的量濃度偏低，故A錯誤；
B、用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積，二氧化硫在飽和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量氣方法進行二氧化硫的氣體體積測定，故B正確；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少，導致余酸的物質的量濃度偏高，故C錯誤；
D、亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產生固體質量增大，導致余酸的物質的量濃度偏低；
故選：B；
（4）Zn和稀硫酸反應生成氫氣，因此可向反應后溶液中加入足量的鋅粒，收集并測定氫氣的體積，通過氫氣量計算剩余硫酸的物質的量濃度；
故答案為：①取反應后溶液，向其中加入足量鋅；②收集并測定氫氣的體積；③通過氫氣量計算剩余硫酸的物質的量濃度．

點評 本題考查了銅跟濃硫酸的反應情況，涉及反應產物的驗證、測定方法的設定和判斷，關鍵是產物中的二氧化硫的性質應用和含量測定是解題的難點，難度較大．