Question

4．某同學(xué)為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，用如圖所示裝置進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)．
（1）B是用來收集實(shí)驗(yàn)中生成的氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷上把導(dǎo)管補(bǔ)充完整．
（2）請(qǐng)寫出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂SO₄（濃）+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2H₂O+2SO₂↑．
（3）實(shí)驗(yàn)中D中的現(xiàn)象紫色石蕊試液變紅．
（4）實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)取6.4g銅片和12mL 18mol•L^-1 H₂SO₄溶液放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)停止，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余；該同學(xué)根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)判斷還會(huì)有一定量H₂SO₄的剩余，下列藥品中能夠用來驗(yàn)證反應(yīng)停止后的燒瓶中確有剩余的H₂SO₄的是bd填字母編號(hào)）．
a．BaCl₂溶液    b．Ba（NO₃）₂溶液     c．銀粉     d．Na₂CO₃粉末
（5）若將16g銅與50mL H₂SO₄物質(zhì)的量濃度為一定值的濃硫酸反應(yīng)，銅完全溶解．請(qǐng)回答：
①反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5.6L．
②該反應(yīng)中被還原的H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.25mol．
③待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中滴加V mL a mol•L^-1 NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則原濃硫酸中H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度=（aV×10^-2+5）mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫的密度大于空氣，收集時(shí)應(yīng)該進(jìn)氣管長(zhǎng)出氣管短，據(jù)此畫出收集裝置；
（2）銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）二氧化硫?yàn)樗嵝匝趸�物，其水溶液顯示酸性，能夠使紫色石蕊試液變紅；
（4）檢驗(yàn)稀硫酸的存在，只需檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液中存在氫離子的即可，注意硝酸鋇中含有硝酸根離子，硝酸根離子在酸性條件下能夠氧化銅；
（5）①根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)計(jì)算出標(biāo)況下二氧化硫的物質(zhì)的量，再計(jì)算出標(biāo)況下二氧化硫的體積；
②銅與濃硫酸的反應(yīng)中，濃硫酸為氧化劑，反應(yīng)中被氧化成二氧化硫，則二氧化硫的物質(zhì)的量即為被還原的硫酸的物質(zhì)的量；
③銅離子反應(yīng)生成氫氧化銅時(shí)，剩余的硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化成硫酸鈉，根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量計(jì)算出剩余硫酸根離子的物質(zhì)的量，原50mL濃硫酸中含有的硫酸的物質(zhì)的量為二氧化硫的物質(zhì)的量與剩余硫酸根離子的之和，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出濃度．

解答 解：（1）B是用來收集實(shí)驗(yàn)中生成的氣體的裝置，該氣體為二氧化硫，由于二氧化硫的密度大于空氣，收集時(shí)應(yīng)該進(jìn)氣管長(zhǎng)出氣管短，所以收集二氧化硫的裝置圖為：，故答案為：；
（2）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，反應(yīng)的離子方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫溶于水生成亞硫酸，亞硫酸為弱酸，能夠電離出氫離子，是溶液顯示酸性，所以試管D中的紫色石蕊試液會(huì)變紅，
故答案為：紫色石蕊試液變紅；
（4）稀硫酸是強(qiáng)電解質(zhì)硫酸的稀溶液，電離出氫離子和硫酸根離子，所以為證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸，需檢驗(yàn)氫離子，
a．由于BaCl₂溶液和硫酸根離子反應(yīng)生成沉淀，無酸剩余時(shí)，溶液中存在硫酸根離子，無法證明氫離子存在，不能檢驗(yàn)，故a錯(cuò)誤；
b．硝酸根離子在酸性條件下能夠氧化銅，若加入Ba（NO₃）₂溶液后，銅片繼續(xù)溶解且產(chǎn)生氣體，說明反應(yīng)后溶液中含有氫離子，則證明硫酸有剩余，故b正確；
c．金屬銀活潑性在氫之后，不能夠與稀硫酸反應(yīng)，無法檢驗(yàn)，故c錯(cuò)誤；
d．Na₂CO₃溶液電離出的碳酸根離子和氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，所以能檢驗(yàn)，故d正確；
故答案為：bd；
（5）①16g銅的物質(zhì)的量為：$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，銅完全反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O可知，0.25mol銅完全反應(yīng)會(huì)生成0.25mol二氧化硫，標(biāo)況下0.25mol二氧化硫的體積為：22.4L/mol×0.25mol=5.6L，
故答案為：5.6；
②根據(jù)化合價(jià)變化可知，該反應(yīng)中濃硫酸被還原生成二氧化硫，二氧化硫的物質(zhì)的量與被還原的硫酸的物質(zhì)的量相等，則被還原的H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.25mol，
故答案為：0.25；
③V mL a mol•L^-1 NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：amol/L×0.001VL=0.001aVmol，
銅離子完全沉淀時(shí)，反應(yīng)后溶質(zhì)為硫酸鈉，則反應(yīng)后溶液中剩余硫酸根離子的物質(zhì)的量為：$\frac{1}{2}$×0.001aVmol=0.0005aVmol，
則原50mL濃硫酸中含有硫酸的物質(zhì)的量為：0.0005aVmol+0.25mol，
所以原濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.0005aVmol+0.25mol}{0.05L}$=（aV×10^-2+5）mol/L，
故答案為：（aV×10^-2+5）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握銅與濃硫酸的反應(yīng)原理，明確物質(zhì)的量在化學(xué)方程式的計(jì)算中的應(yīng)用，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．