Question

2．某化學(xué)課外興趣小組探究銅與濃硫酸的反應(yīng)情況及某些產(chǎn)物的性質(zhì)．
（Ⅰ）甲、乙兩同學(xué)進(jìn)行了下列實驗：取一定量的銅片和20mL 18mol/L的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直至反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，同時根據(jù)所學(xué)的知識認(rèn)為還有較多硫酸剩余．
（1）銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．可以證明有余酸的實驗方案是ad（填字母）．
a．再加入適量NaNO₃固體   b．再滴入BaCl₂溶液    c．再加入銀    d．再滴入Na₂CO₃溶液
（2）甲同學(xué)設(shè)計求余酸濃度的實驗方案是測定產(chǎn)生氣體的量．下列方案中不可行的是ac（填字母）．
a．將產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量的盛有堿石灰的干燥管，反應(yīng)結(jié)束后再次稱量
b．將產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胨嵝愿咤i酸鉀溶液，再加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
c．用排水法測定其產(chǎn)生氣體的體積（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）
d．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出其產(chǎn)生氣體的體積（折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）
（3）乙同學(xué)設(shè)計測定余酸濃度的實驗方案是：測定反應(yīng)后的混合液中Cu²⁺的量．在反應(yīng)后的溶液中加入足量Na₂S溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量為W g，測得反應(yīng)后溶液的體積為V mL．則剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.36-\frac{W}{48}}{V{×10}^{-3}}$mol/L（用含W、V的代數(shù)式表示）．
（Ⅱ）丙同學(xué)探究SO₂與BaCl₂溶液能否反應(yīng)生成白色BaSO₃沉淀．
丙同學(xué)先將產(chǎn)生的氣體通過盛有飽和NaHSO₃溶液的洗氣瓶，再緩緩?fù)ㄈ隑aCl₂溶液中，觀察到有少量白色沉淀生成，檢驗白色沉淀，發(fā)現(xiàn)沉淀全部不溶于稀鹽酸，該沉淀的生成表明SO₂具有還原性性．用一個離子方程式解釋生成此沉淀的原因2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水；證明硫酸有剩余，需要證明溶液中有剩余的氫離子，根據(jù)硝酸根離子在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性及氫離子能與碳酸鹽反應(yīng)進(jìn)行分析；
（2）堿石灰能吸收二氧化硫和水；二氧化硫易溶于水，不能使用排水法測量氣體體積；
（3）Cu²⁺與S^2-反應(yīng)生成黑色沉淀CuS，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出硫化銅的物質(zhì)的量，從而得出銅離子的物質(zhì)的量，再結(jié)合反應(yīng)方程式計算出消耗硫酸的物質(zhì)的量，然后根據(jù)硫酸的總物質(zhì)的量計算出反應(yīng)后溶液中硫酸的物質(zhì)的量，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出剩余硫酸的濃度；
（Ⅱ）該白色沉淀為硫酸鋇，說明二氧化硫被氧化成硫酸根離子，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式，證明了二氧化硫具有還原性．

解答 解：（Ⅰ）（1）在加熱條件下，銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，反應(yīng)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
硝酸根離子在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性，能夠氧化金屬銅，加入硝酸鈉后，溶液中銅會繼續(xù)溶解，則證明溶液中含有剩余的氫離子；即使沒有余酸溶液中也有硫酸根離子，能與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀，所以氯化鋇溶液無法判斷硫酸是否有剩余；稀硫酸與銀不反應(yīng)；氫離子能與碳酸鹽反應(yīng)，若有能使澄清的石灰水變渾濁的氣體生成，則說明有余酸，所以ad正確，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；ad；
（2）堿石灰能吸收二氧化硫和水，故不能測出二氧化硫的質(zhì)量；二氧化硫易溶于水，不能用排水法測體積，所以不可行的方案為ac，
故答案為：ac；
（3）Cu²⁺與S^2-反應(yīng)生成黑色沉淀：Cu²⁺+S^2-=CuS↓，則生成CuS的物質(zhì)的量為：$\frac{Wg}{96g/mol}$=$\frac{W}{96}$mol，根據(jù)反應(yīng)Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O可知，反應(yīng)消耗的硫酸的物質(zhì)的量為：$\frac{W}{96}$mol×2=$\frac{W}{48}$mol，
20mL 18mol/L的濃硫酸中含有硫酸的物質(zhì)的量為：18mol/L×0.02L=0.36mol，反應(yīng)后的溶液中剩余硫酸的物質(zhì)的量為：0.36mol-$\frac{W}{48}$mol，則剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為：c=$\frac{0.36mol-\frac{W}{48}mol}{V×1{0}^{-3}L}$=$\frac{0.36-\frac{W}{48}}{V{×10}^{-3}}$ mol/L，
故答案為：$\frac{0.36-\frac{W}{48}}{V{×10}^{-3}}$；
（Ⅱ）先將產(chǎn)生的氣體通過盛有飽和NaHSO₃溶液的洗氣瓶，再緩緩?fù)ㄈ隑aCl₂溶液中，觀察到有少量白色沉淀生成，檢驗白色沉淀，發(fā)現(xiàn)沉淀全部不溶于稀鹽酸，說明生成的沉淀為BaSO₄，發(fā)生反應(yīng)為：2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺，證明了二氧化硫具有還原性，
故答案為：還原；2Ba²⁺+2SO₂+O₂+2H₂O═2BaSO₄↓+4H⁺．

點評 本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，明確實驗?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設(shè)計原則及濃硫酸的性質(zhì)，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．