Question

根據(jù)《中學(xué)化學(xué)》2009.9的文章《推理與實(shí)驗(yàn)不相符的兩個(gè)問(wèn)題》介紹：
將足量的銅片與一定量的濃硫酸共熱反應(yīng)，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)隨反應(yīng)的進(jìn)行硫酸濃度變稀而使反應(yīng)停止，最終銅和硫酸都有剩余？
某研究性學(xué)習(xí)小組按如圖定性實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，部分現(xiàn)象如下：

觀察到：開(kāi)始加熱（濃硫酸未沸騰）時(shí)銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴(kuò)散到濃硫酸中，并不斷增多，當(dāng)濃硫酸加熱至沸騰時(shí)，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍(lán)色，繼續(xù)加熱時(shí)淺藍(lán)色溶液逐漸變?yōu)榛野咨珣覞嵋�，液體量越來(lái)越少，最后全部變?yōu)榛野咨�固體．
查資料知：①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點(diǎn)溫度．②膽礬失去全部結(jié)晶水的溫度為150℃．
請(qǐng)回答：
（1）寫出灰白色固體化學(xué)式

 

（2）反應(yīng)過(guò)程中，可觀察到品紅溶液、KMnO₄溶液褪色，這分別體現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的

 

、

 

性質(zhì)，其中氣體與KMnO₄溶液反應(yīng)離子方程式：

 

（3）由上分析知：銅與濃硫酸共熱，濃硫酸濃度

 

（填“會(huì)”或“不會(huì)”）變稀，因此

 

（填“會(huì)”或“不會(huì)”）出現(xiàn)反應(yīng)自動(dòng)停止，最終銅和硫酸都有剩余的現(xiàn)象．
（4）由上結(jié)論計(jì)算：將5ml 98%（密度為1.84g/cm³）的濃硫酸與足量的銅共熱反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為

 

A．0.092mol  B．0.046mol  C．小于0.046mol  D．大于0.046mol，小于0.092mol．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),濃硫酸的性質(zhì),銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：銅與濃硫酸反應(yīng)的方程式為：Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
“開(kāi)始加熱（濃硫酸未沸騰）時(shí)銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴(kuò)散到濃硫酸中，并不斷增多”--黑色小顆粒應(yīng)該是氧化銅，因?yàn)殂~的黑色化合物只有氧化銅；
“當(dāng)濃硫酸加熱至沸騰時(shí)，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍(lán)色”--氧化銅與酸反應(yīng)，生成藍(lán)色的銅離子，只有此種可能．
“繼續(xù)加熱時(shí)淺藍(lán)色溶液逐漸變?yōu)榛野咨珣覞嵋�，液體量越來(lái)越少，最后全部變?yōu)榛野咨�固體．”--聯(lián)系后面的條件“①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點(diǎn)溫度；．②膽礬失去全部結(jié)晶水的溫度為150℃”液體量越來(lái)越少的過(guò)程，就是液體沸騰變氣體的過(guò)程，由這兩個(gè)溫度可知，早在硫酸沸騰之前，膽礬已經(jīng)失去全部結(jié)晶水了．所以灰白色固體應(yīng)該是CuSO₄；
（1）根據(jù)以上分析判斷；
（2）二氧化硫使品紅溶液褪色，體現(xiàn)了二氧化硫的漂白性；使KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)了二氧化硫的還原性，離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5 SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；  
（3）根據(jù)以上分析最終銅和濃硫酸都沒(méi)了，所以顯然兩個(gè)空格都是“不會(huì)”；
（4）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算濃硫酸的物質(zhì)的量，再結(jié)合Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O計(jì)算．

解答： 解：銅與濃硫酸反應(yīng)的方程式為：Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
“開(kāi)始加熱（濃硫酸未沸騰）時(shí)銅表面由光亮變黑，且黑色小顆粒擴(kuò)散到濃硫酸中，并不斷增多”--黑色小顆粒應(yīng)該是氧化銅，因?yàn)殂~的黑色化合物只有氧化銅；
“當(dāng)濃硫酸加熱至沸騰時(shí)，黑色小顆粒逐漸溶解，溶液呈淺藍(lán)色”--氧化銅與酸反應(yīng)，生成藍(lán)色的銅離子，只有此種可能．
“繼續(xù)加熱時(shí)淺藍(lán)色溶液逐漸變?yōu)榛野咨珣覞嵋�，液體量越來(lái)越少，最后全部變?yōu)榛野咨�固體．”--聯(lián)系后面的條件“①濃硫酸沸騰溫度為338℃，這是硫酸和水的恒沸點(diǎn)溫度；．②膽礬失去全部結(jié)晶水的溫度為150℃”液體量越來(lái)越少的過(guò)程，就是液體沸騰變氣體的過(guò)程，由這兩個(gè)溫度可知，早在硫酸沸騰之前，膽礬已經(jīng)失去全部結(jié)晶水了．所以灰白色固體應(yīng)該是CuSO₄；
（1）根據(jù)以上分析，灰白色固體應(yīng)該是CuSO₄，故答案為：CuSO₄；
（2）根據(jù)以上分析產(chǎn)生了二氧化硫氣體，又二氧化硫使品紅溶液褪色，體現(xiàn)了二氧化硫的漂白性，使KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)了二氧化硫的還原性，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征其離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5 SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；故答案為：漂白性；還原性；5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；  
（3）根據(jù)液體量越來(lái)越少，最后全部變?yōu)榛野咨�固體，所以最終銅和濃硫酸反應(yīng)完全，濃硫酸一直處于濃度很高與銅不停的反應(yīng)，所以濃度不會(huì)變稀，也不會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)自動(dòng)停止，故答案為：不會(huì)；不會(huì)；
（4）濃硫酸的物質(zhì)的量為n=

m

M

=

1.84×5×98%

98

=0.092mol，結(jié)合Cu+2H₂SO₄=

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，所以生成的氣體的物質(zhì)的量為

0.092

2

=0.046mol，故選：B．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了銅和濃硫酸反應(yīng)過(guò)程的探究，抓住反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象來(lái)分析問(wèn)題是解題的關(guān)鍵，難度一般．