Question

某化學(xué)課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)中他們?nèi)?.4g銅片和12mL 18mol/L濃硫酸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，該小組中的同學(xué)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余．
①下列試劑中，能證明反應(yīng)停止后燒瓶中有硫酸剩余的是______（填寫字母編號(hào)）．
A．硫酸鈉溶液B．氯化鋇溶液C．銀粉D．碳酸鈉溶液
②實(shí)驗(yàn)中若有m g銅參加了反應(yīng)，則有______ mol H₂SO₄被還原．
③實(shí)驗(yàn)中氫氧化鈉溶液的作用是______．
（2）為了測(cè)定剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度，該興趣小組設(shè)計(jì)了三種實(shí)驗(yàn)方案：
方案1：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)已稱量過(guò)的裝有堿石灰的干燥管，反應(yīng)停止后再次稱量，兩次質(zhì)量差即是吸收的二氧化硫的質(zhì)量．
方案2：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔康挠昧蛩崴峄�的高錳酸鉀溶液，再加入足量的氯化鋇溶液，過(guò)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．
方案3：當(dāng)銅和濃硫酸的反應(yīng)結(jié)束后，在裝置A中加入足量的鋅粉，用排水法測(cè)得產(chǎn)生氫氣的體積為V L（已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
實(shí)際上，以上方案1、2均不可取，請(qǐng)你說(shuō)出原因？
方案1：______．
方案2：______．
方案3：寫出剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度的計(jì)算式（假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為12mL）______．

Answer 1

解：（1）①A．硫酸鈉溶液與硫酸不反應(yīng)，不能證明是否硫酸有剩余，故A錯(cuò)誤；
B．氯化鋇溶液與硫酸銅、硫酸都能反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，不能證明是否硫酸有剩余，故B錯(cuò)誤；
C．銀粉硫酸不反應(yīng)，不能證明是否硫酸有剩余，故C錯(cuò)誤；
D．碳酸鈉溶液與硫酸反應(yīng)有氣體生成，與硫酸銅反應(yīng)生成沉淀，可以證明硫酸有剩余，故D正確；
故選D；
②令被還原的硫酸的物質(zhì)的量為nmol，反應(yīng)中S元素由+6價(jià)降低為+4價(jià)，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：nmol×（6-4）=×（2-0），解得n=mol；
故答案為：；
③反應(yīng)后的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，直接排放都空氣中會(huì)污染空氣，氫氧化鈉溶液的作用是：吸收反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂，防止污染空氣；
故答案為：吸收反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂，防止污染空氣；
（2）方案一：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶?jī)?nèi)的二氧化硫不能完全排出，導(dǎo)致測(cè)定二氧化硫的質(zhì)量偏小，測(cè)定剩余硫酸的濃度偏大；
故答案為：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶?jī)?nèi)的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸鋇一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應(yīng)而產(chǎn)生，導(dǎo)致測(cè)定二氧化硫的質(zhì)量偏大，測(cè)定剩余硫酸的濃度偏��；
故答案為：沉淀硫酸鋇的質(zhì)量一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應(yīng)而產(chǎn)生；
方案三：生成氫氣的物質(zhì)的量為=mol，根據(jù)氫元素守恒可知剩余硫酸的物質(zhì)的量n（H₂SO₄）=n（H₂）=mol，剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為=mol/L；
故答案為：mol/L．
分析：（1）①反應(yīng)后溶液中含有硫酸銅、硫酸，結(jié)合與各選項(xiàng)中試劑反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行判斷；
②根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算被還原的硫酸的物質(zhì)的量，反應(yīng)中S元素由+6價(jià)降低為+4價(jià)；
③反應(yīng)后的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，污染空氣；
（2）方案一：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶?jī)?nèi)的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸鋇一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應(yīng)而產(chǎn)生；
方案三：根據(jù)氫氣的體積計(jì)算剩余的硫酸的物質(zhì)的量，再結(jié)合c=計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：考查物質(zhì)組成的測(cè)定、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的理解評(píng)價(jià)、硫的化合物性質(zhì)等，難度中等，理解原理是解題的關(guān)鍵，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．