Question

某化學興趣小組為探究
銅跟濃硫酸的反應情況，用如圖所示裝置先進行了有關實驗：
（1）B是用來收集實驗中產生的氣體的裝置，但未將導管畫全，請直接在原圖上把導管補充完整．
（2）實驗中他們取6.4g銅片和12ml 18mol?L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應完畢，最后發(fā)現燒瓶中還有銅片剩余，該小組學生根據所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余．
①請寫銅跟濃硫酸反應的化學方程式：______．
②為什么有一定量的余酸但未能使用銅片完全溶解，你認為原因是：______．
③下列藥品中能夠用來證明反應結束后的燒瓶中確有余酸的是______（填寫字母編號）．
A、鐵粉　　　 B、BaCl₂溶液　　　 C、銀粉　　　　 D、Na₂CO₃溶液
（3）為定量測定余酸的物質的量濃度，甲、乙兩同學進行了如下設計：
①甲學生設計方案是：先測定銅與濃硫酸反應產生SO₂的量，再計算余酸的物質的量濃度．他認為測定SO₂的量的方法有多種，請問下列實驗方案中不可行的是______ （填寫字母編號）．
A、將裝置產生的氣體緩緩通過預先稱量過盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量
B、將裝置A產生的氣體緩緩通入足量的硫酸酸化的KMnO₄溶液，再加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
C、用排水法測定裝置A產生氣體的體積（已折算成標準狀況）
D、用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積（已折算成標準狀況）
②乙同學設計的方案是：在反應后的溶液中加蒸餾水稀釋至1000mL，取20mL于錐形瓶中，用標準氫氧化鈉溶液進行滴淀（已知：Cu（OH）₂開始沉淀的pH約為5），能否通過測出消耗NaOH溶液的體積來求余酸的物質的量的濃度______（填“能”或“否”），其理由是______．

Answer 1

解：（1）銅跟濃硫酸反應生成了二氧化硫氣體，二氧化硫比空氣重，可以用向上排氣法收集，所以裝置中的導氣管應長進短出，裝置圖為：
故答案為：
（2）①銅跟濃硫酸反應的化學方程式注意加熱條件，書寫的化學方程式為：Cu+2H₂SO_4（濃）CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
故答案為：Cu+2H₂SO_4（濃）CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
②6.4g銅片和12ml 18mol?L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，依據化學反應方程式的定量關系可知，0.1mol銅與含2.16mol硫酸的濃硫酸反應，最后發(fā)現燒瓶中還有銅片剩余，說明一定剩余酸，這是因為濃硫酸隨著反應進行，濃度變小成為稀硫酸，不再和銅發(fā)生反應，所以有一定量的余酸但未能使用銅片完全溶解；
故答案為：隨反應進行，硫酸濃度變稀，Cu不與稀H₂SO₄反應；
③驗證剩余的稀硫酸，必須與硫酸反應且現象明顯，所以加入鐵粉會生成氣體說明含有氫離子證明有余酸，加入氯化鋇溶液會產生白色沉淀式硫酸根離子的性質，因反應生成的產物中含有硫酸銅，也可以生成白色沉淀，所以不能證明酸的存在，加入銀粉不反應不能證明，加入碳酸鈉溶液生成氣體說明有氣體生成是氫離子的性質可以證明有酸的存在；
故答案為：AD；
（3）①測定SO₂的量必須準確測定無氣體損耗，實驗操作簡單易行；
A、將裝置產生的氣體緩緩通過預先稱量過盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量，由于氣體中含有水蒸氣，堿石灰會吸收二氧化硫和水蒸氣，稱量后計算不準確，故A不可行；
B、將裝置A產生的氣體緩緩通入足量的硫酸酸化的KMnO₄溶液，再加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀．過程中沉淀的質量是由二氧化硫被氧化生成的硫酸根離子和酸化高錳酸鉀溶液中的硫酸根離子，所以測定不出二氧化硫的含量，故B不可行；
C、二氧化硫氣體是易溶于水的物質，用排水法測定裝置A產生氣體的體積不準確，故C不可行；
D、用排飽和NaHSO₃溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積，二氧化硫在飽和NaHSO₃溶液中 的溶解度降低，可以用排水量氣方法進行二氧化硫的氣體體積測定，故D可行；
故答案為：ABC
②滴定實驗測定物質的含量，需要做到準確量取液體的體積，用滴定管可以解決，準確判斷反應的終點，測定余酸的物質的量濃度，用標準氫氧化鈉溶液進行滴淀，由于溶液中有銅離子使溶液呈藍色，不能指示反應的終點判斷，所以不能通過測出消耗NaOH溶液的體積來求余酸的物質的量的濃度；
故答案為：否； 含Cu²⁺的溶液顯藍色，干擾終點判斷．
分析：（1）依據實驗產生的氣體是二氧化硫與空氣的輕重比較分析，確定收集實驗中產生的氣體的裝置中導氣管的位置；
（2）①根據銅是金屬具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，反應必須加熱才能反應，注意書寫化學方程式時的反應條件和濃字的書寫；
②從濃硫酸隨著反應進行濃度變稀，銅不和稀硫酸發(fā)生反應分析；
③依據稀硫酸的化學性質進行分析判斷；
（3）①測定SO₂的量必須做到不能在測量時損耗，便于測定分析；
②從滴定實驗的兩個關鍵即準確量取液體體積，準確判斷反應終點分析判斷；
點評：本題考查了濃硫酸的性質應用，反應產物的驗證、測定方法的設定和判斷，關鍵是產物中的二氧化硫的性質應用和含量測定．