Question

某化學(xué)興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)，用下圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答：
（1）試管Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O

．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，怎樣操作可防止SO₂污染空氣？

在試管Ⅲ管口放一團(tuán)蘸有堿液的棉花；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即將銅絲上移，離開液面

．
（3）實(shí)驗(yàn)中，用a g銅片和V mL 18mol?L^-1的濃硫酸放在試管中共熱，直到反應(yīng)完畢，發(fā)現(xiàn)試管中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余．
①有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為原因是

反應(yīng)過程中濃硫酸被消耗同時(shí)生成水，濃硫酸逐漸變稀，而銅不與稀硫酸反應(yīng)

．
②下列藥品中能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的試管中確有硫酸剩余的是

ad

（填序號(hào)字母）．
a．鐵粉  b．BaCl₂溶液  c．銀  d．Na₂CO₃溶液
（4）在定量測(cè)定剩余的硫酸的物質(zhì)的量濃度時(shí)，某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得剩余銅片的質(zhì)量為b g（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變），則剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為

[18-

125(a-b)

4V

]mol/L

．

Answer 1

分析：（1）試管Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）在Ⅲ中試管口處放一團(tuán)蘸有堿液的棉花，以吸收SO₂，同時(shí)把銅絲抽出使反應(yīng)停止；
（3）①有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解是因?yàn)闈饬蛩嶙兿『筱~和稀硫酸不反應(yīng)；
②驗(yàn)證硫酸剩余應(yīng)驗(yàn)證H⁺的存在，而不能驗(yàn)證SO₄^2-；
（4）依據(jù)反應(yīng)銅的質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的硫酸溶質(zhì)物質(zhì)的量，得到剩余硫酸溶質(zhì)物質(zhì)的量，反應(yīng)前后溶液體積不變?yōu)閂ml，計(jì)算得到剩余硫酸的濃度；

解答：解：（1）試管Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃） 

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）為防止SO₂逸出污染空氣，應(yīng)在試管Ⅲ管口放一團(tuán)蘸有堿液的棉花，以吸收SO₂，且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)立即將銅絲上移，離開液面，使反應(yīng)停止；
故答案為：在試管Ⅲ管口放一團(tuán)蘸有堿液的棉花；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即將銅絲上移，離開液面；
（3）①Cu只能與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)，而與稀硫酸不反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度逐漸下降，最后剩余；
故答案為：反應(yīng)過程中濃硫酸被消耗同時(shí)生成水，濃硫酸逐漸變稀，而銅不與稀硫酸反應(yīng)；
②驗(yàn)證硫酸剩余應(yīng)驗(yàn)證H⁺的存在，而不能驗(yàn)證SO₄^2-，因?yàn)橛蠧uSO₄生成；
a．鐵粉和酸反應(yīng)生成氫氣證明，故a符合；
b．BaCl₂溶液不能驗(yàn)證，故b不符合；
c．銀不與酸反應(yīng)，不能證明硫酸的存在，故c不符合；
d．Na₂CO₃溶液可以和酸反應(yīng)生成二氧化碳，能證明硫酸的存在，故d符合；
故答案為：ad；
（4）用a g銅片和V mL 18mol?L^-1的濃硫酸放在試管中共熱，某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得剩余銅片的質(zhì)量為b g（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變），反應(yīng)的銅質(zhì)量為ag-bg，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量為

a-b

64

×2mol，剩余硫酸物質(zhì)的量=18mol/L×V×10^-3L-

a-b

64

×2mol=[18V×10^-3-

a-b

64

×2]mol；
剩余硫酸濃度=[18-

125(a-b)

4V

]mol/L；
故答案為：[18-

125(a-b)

4V

]mol?L^-1 ；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析判斷，掌握濃硫酸性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．