Question

4．過量的銅與濃硫酸在加熱條件下的反應(yīng)會(huì)因硫酸濃度下降而停止．為測(cè)定反應(yīng)殘余清液中硫酸的濃度，探究小組同學(xué)提出的下列實(shí)驗(yàn)方案：
甲方案：與足量BaCl₂溶液反應(yīng)，稱量生成的BaSO₄質(zhì)量．
乙方案：與足量鋅反應(yīng)，測(cè)量生成氫氣的體積．
回答下列問題：
（1）判定甲方案不可行，理由是加入足量的BaCl₂溶液只能求出硫酸根離子的量，而不能求出剩余硫酸的濃度．
（2）甲同學(xué)用圖1所示裝置進(jìn)行乙方案的實(shí)驗(yàn)．
①檢查此裝置氣密性的方法連接裝置后，向量氣管右端注水，直到左右兩邊管子形成一段液面差，一段時(shí)間后液面差不變．
②使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應(yīng)的正確操作是將Zn粒轉(zhuǎn)移到稀硫酸中．殘余清液與鋅粒混合后的現(xiàn)象表面析出暗紅色固體，有大量氣泡，鋅粒部分溶解．
③反應(yīng)完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小，直至體積不變．氣體體積逐次減小的原因是該反應(yīng)放熱，氣體未冷卻（排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素）．
（3）乙同學(xué)擬選用圖2實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)：
①你認(rèn)為最簡(jiǎn)易的裝置其連接順序是：A接E接D接G（填接口字母，可不填滿）
②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開其活塞，一會(huì)兒后殘余清液就不能順利滴入錐形瓶．其原因是鋅與殘余清液中硫酸銅反應(yīng)生成銅，銅鋅形成原池，使鋅與硫酸反應(yīng)速率加快，反應(yīng)生成大量氣體且放熱，導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大．
③乙同學(xué)滴入錐形瓶中的殘余清液體積為amL，測(cè)得量筒中水的體積為bmL（假設(shè)體系中氣體為標(biāo)準(zhǔn)狀況），殘余清液中硫酸的物質(zhì)的量濃度的表達(dá)式$\frac{b-a}{22.4a}$mol/L（用a、b表示）
④某學(xué)生想用排水法收集氫氣，并檢驗(yàn)其純度，應(yīng)選擇圖3中集氣裝置B（填A(yù)或B）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)稱量生成的BaSO₄質(zhì)量可求出硫酸根離子的量，但沒有溶液的體積；
（2）①用液壓法檢驗(yàn)裝置氣密性，連接裝置后，向量氣管右端注水，直到左右兩邊管子形成一段液面差，一段時(shí)間后液面差不變；
②將固體加入液體中，Zn粒與銅離子反應(yīng)生成銅單質(zhì)，并且生成氣體，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是表面析出暗紅色固體，有大量氣泡，鋅粒部分溶解；
③此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氣體受熱膨脹，未冷卻；
（3）①測(cè)量氫氣的體積，量筒內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)伸入量筒底部，否則，壓入的水可能會(huì)粘到量筒壁上，導(dǎo)致誤差，所以最簡(jiǎn)易的裝置其連接順序EDG；
②鋅與殘余清液中硫酸銅反應(yīng)生成銅，銅鋅形成原池，使鋅與硫酸反應(yīng)速率加快，反應(yīng)生成大量氣體且放熱，導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大；
③根據(jù)題意可知，氫氣的體積為（b-a）mL，1mol硫酸能生成1mol氫氣，所以殘余清液中硫酸的物質(zhì)的量為$\frac{（b-a）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$求出硫酸的物質(zhì)的量濃度；
④氫氣密度比空氣小，用排水法收集氫氣，應(yīng)短進(jìn)．

解答 解：（1）沒有溶液的體積，加入足量的BaCl₂溶液只能求出硫酸根離子的量，而不能求出剩余硫酸的濃度；
故答案為：加入足量的BaCl₂溶液只能求出硫酸根離子的量，而不能求出剩余硫酸的濃度；
（2）①用液壓法檢驗(yàn)裝置氣密性，連接裝置后，向量氣管右端注水，直到左右兩邊管子形成一段液面差，一段時(shí)間后液面差不變
故答案為：連接裝置后，向量氣管右端注水，直到左右兩邊管子形成一段液面差，一段時(shí)間后液面差不變；
②將固體加入液體中，Zn粒與銅離子反應(yīng)生成銅單質(zhì)，并且生成氣體，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是表面析出暗紅色固體，有大量氣泡，鋅粒部分溶解
故答案為：Zn粒；稀硫酸；表面析出暗紅色固體，有大量氣泡，鋅粒部分溶解；
③此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氣體受熱膨脹，未冷卻；
故答案為：該反應(yīng)放熱，氣體未冷卻；
（3）①測(cè)量氫氣的體積，最簡(jiǎn)易的裝置其連接順序EDG；
故答案為：E；D；G；
②鋅與殘余清液中硫酸銅反應(yīng)生成銅，銅鋅形成原池，使鋅與硫酸反應(yīng)速率加快，反應(yīng)生成大量氣體且放熱，導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大
故答案為：鋅與殘余清液中硫酸銅反應(yīng)生成銅，銅鋅形成原池，使鋅與硫酸反應(yīng)速率加快，反應(yīng)生成大量氣體且放熱，導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大；
③根據(jù)題意可知，氫氣的體積為（b-a）mL，1mol硫酸能生成1mol氫氣，所以殘余清液中硫酸的物質(zhì)的量為$\frac{（b-a）×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，其物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{（b-a）×1{0}^{-3}}{22.4}}{a×1{0}^{-3}}$mol/L=$\frac{b-a}{22.4a}$mol/L；
故答案為：$\frac{b-a}{22.4a}$mol/L；
④氫氣密度比空氣小，用排水法收集氫氣，應(yīng)短進(jìn)，
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了主要過量的銅與濃硫酸反應(yīng)后溶液中硫酸濃度的測(cè)定，涉及裝置的分析，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和化學(xué)計(jì)算，題目難度中等，注意物質(zhì)性質(zhì)的掌握．