Question

（19分）某化學課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應，用下圖所示的裝置進行實驗：

 

請回答下列問題：

（1）B是用收集實驗中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導管畫全，請將裝置圖補充完整。

（2）實驗中他們?nèi)?.4g銅片和12mL18mol·L-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應停止，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組中的同學認為還有一定量的硫酸剩余。

①寫出銅與濃硫酸反應的化學方程式：_________________________________________；

實驗中若有m g銅參加了反應，則有______mol硫酸被還原，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為___。

②下列試劑中，能證明反應停止后燒瓶中有硫酸剩余的是__________（填寫字母編號）。

A．硫酸鈉溶液 B．氯化鋇溶液 C．銀粉 D．碳酸鈉溶液

③為什么有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解？你認為的原因是

__________________________________________________________________。

（3）為了測定消耗硫酸的物質(zhì)的量，該興趣小組設計了兩個實驗方案：

方案一：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩通過已稱量過的裝有堿石灰的干燥管，反應停止后再次稱量，兩次質(zhì)量差即是吸收的二氧化硫。

方案二：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩通入足量的用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，再加入足量的氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀的質(zhì)量即是二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量。

實際上，方案一、二均不可取。

方案一產(chǎn)生的氣體中含有 ，使干燥管增重偏大；也可能由于

，使干燥管增重偏小。

方案二：由于 與氯化鋇溶液反應，使測定消耗硫酸的物質(zhì)的量結(jié)果偏大。

Answer 1

（1）補進氣管伸入集氣瓶底（圖略）(2分)

（2）① Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O(3分)， m/64 (2分)， m/32NA(2分)

②D(2分) ③稀硫酸不與銅反應(2分)

（3）水蒸氣(2分)， 燒瓶中的二氧化硫不能完全排出(2分) 高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸(2分)

【解析】

試題分析：（1）B是用收集實驗中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導管畫全，請將裝置圖補充完整，本題需要對反應生成的氣體SO2的物理性質(zhì)特別了解，尤其是其密度大于空氣，收集該氣體應該選擇的向上排空集氣法，故進氣方式在集氣瓶“正放”時應該是“長進短出”，答案應該是補左側(cè)進氣管伸入集氣瓶底；（2）要求寫出銅與濃硫酸反應的化學方程式，這個是課本的基本方程式，Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O，此反應是一個部分氧化還原反應，Cu與濃H2SO4反應為1︰2，但是只有50%的硫酸鋇還原，故m/64 mol銅參加了反應，反應的硫酸為m/32mol，則有m/32mol×50%=m/64 mol硫酸被還原；轉(zhuǎn)移的電子數(shù)取決于Cu，即為m/64 mol×2= m/32NA；要證明反應停止后燒瓶中有硫酸剩余，有硫酸銅電離出硫酸根，證明H+離子存在成為了證明硫酸存在的有效證據(jù)，碳酸鈉溶液遇到硫酸會產(chǎn)生二氧化碳氣體，有明顯的現(xiàn)象，故選擇D選項；有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解的原因是稀硫酸沒有強氧化性，不能與活潑性差的Cu反應；（3）為了測定消耗硫酸的物質(zhì)的量，方案一沒有對產(chǎn)生在水環(huán)境中的二氧化硫中的水蒸氣處理，這樣會使使干燥管增重偏大，或者整個反應裝置產(chǎn)生的二氧化硫也會殘存在裝置不能全部排出，使干燥管增重偏��；方案二中氧化二氧化硫的高錳酸鉀是用硫酸酸化，故通過測量二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量會混雜高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸生成的一部分硫酸鋇，導致測定的硫酸的物質(zhì)的量結(jié)果偏大

考點：化學實驗過程與現(xiàn)象分析 濃硫酸的特性 銅與與濃硫酸的反應 化學計算

點評：本題考查學生的基本“實驗技能”和基本的“化學計算”，首先同學們要非常熟悉濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)的差異，尤其是濃硫酸的“三強兩高”，即強吸水、強脫水、強氧化性和高沸點、高密度。本題除了濃硫酸的強氧化性這一顯著特征外，還考察學生具體分析實驗操作過程的能力，如探究測定消耗硫酸的物質(zhì)的量的思想值得同學們深思。