Question

7．某同學(xué)在學(xué)習(xí)“硫酸及其鹽的某些性質(zhì)與用途”中，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
Ⅰ、探究硫酸的性質(zhì)
（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖1裝置（夾持和加熱裝置略）擬完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)．但該裝置在設(shè)計(jì)上存在明顯的安全隱患是裝置乙不應(yīng)有瓶塞

（2）將上述裝置改進(jìn)確認(rèn)不存在安全隱患并檢驗(yàn)氣密性后，將銅片放入圓底燒瓶中，通過(guò)分液漏斗向圓底燒瓶中滴加足量的濃硫酸，加熱圓底燒瓶，充分反應(yīng)后，觀(guān)察到圓底燒瓶銅片不斷溶解，但有銅片剩余，圓底燒瓶溶液呈藍(lán)色，盛品紅溶液的試劑瓶中溶液顏色褪去．回答下列問(wèn)題：
①圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②裝置乙中的試劑是氫氧化鈉溶液．
（3）從裝置中取下圓底燒瓶，向圓底燒瓶的溶液中持續(xù)鼓入空氣并加熱圓底燒瓶．觀(guān)察到圓底燒瓶中的紅色固體逐漸溶解并完全消失．此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O
（4）若要用（3）問(wèn)所得溶液來(lái)制備硫酸四氨合銅晶體，其操作是在燒瓶中先加入氨水到溶液呈深藍(lán)色，再加乙醇，至析出深藍(lán)色晶體，再過(guò)濾．
Ⅱ、用KHSO₄制取H₂O₂并測(cè)其物質(zhì)的量濃度．
（1）工業(yè)上電解KHSO₄飽和溶液制取H₂O₂的示意圖如圖2（已知：KHSO₄=K⁺+H⁺+SO₄^2-）：

電解飽和KHSO₄溶液時(shí)反應(yīng)的離子方程式2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑．
（2）測(cè)定H₂O₂的物質(zhì)的量濃度：
①取20.00mL上述已制得的H₂O₂溶液置于錐形瓶中，加稀硫酸酸化  ②用0.1000mol/LKMnO₄溶液滴定  ③用同樣方法滴定，三次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL，原H₂O₂溶液中H₂O₂的物質(zhì)的量濃度為0.25mol/L．（已知：滴定時(shí)該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是Mn²⁺，氧化產(chǎn)物是O₂）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）裝置乙有瓶塞，無(wú)法與大氣相通，則多余的二氧化硫無(wú)法被吸收；
（2）①圓底燒瓶中銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②二氧化硫有毒，多余的氣體需要吸收，二氧化硫能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)從而吸收吸收二氧化硫；
（3）向圓底燒瓶的溶液中持續(xù)鼓入空氣并加熱圓底燒瓶，銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與氫離子反應(yīng)生成銅離子，則會(huì)觀(guān)察到圓底燒瓶中的紅色固體逐漸溶解并完全消失，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的總離子方程式；
（4）向溶液中先加入過(guò)量氨水，反應(yīng)生成硫酸四氨合銅，然后加入乙醇，由于硫酸四氨合銅乙醇中溶解度較小，所以會(huì)形成硫酸四氨合銅晶體，最后過(guò)濾即可，
Ⅱ．（1）陽(yáng)極是陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極得到電子生成氫氣，據(jù)此寫(xiě)出電極反應(yīng)式；
（2）計(jì)算出三次消耗KMnO₄溶液的平均體積，再計(jì)算出消耗高錳酸根離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出消耗雙氧水的物質(zhì)的量，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出濃度．

解答 解：Ⅰ．（1）裝置乙中有瓶塞，當(dāng)氣壓達(dá)到一定程度時(shí)，這樣產(chǎn)生的尾氣不會(huì)進(jìn)入瓶中，達(dá)不到尾氣處理裝置，
故答案為：裝置乙不應(yīng)有瓶塞；
（2）①圓底燒瓶中銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②二氧化硫有毒，多余的氣體需要吸收，二氧化硫能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以裝置乙中可以為氫氧化鈉溶液，
故答案為：氫氧化鈉液；
（3）從裝置中取下圓底燒瓶，向圓底燒瓶的溶液中持續(xù)鼓入空氣并加熱圓底燒瓶，銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅與氫離子反應(yīng)生成銅離子，則會(huì)觀(guān)察到圓底燒瓶中的紅色固體逐漸溶解并完全消失，反應(yīng)的總離子方程式為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2Cu+O₂+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu²⁺+2H₂O；
（4）所帶溶液為硫酸銅溶液，向溶液中先加入過(guò)量氨水，反應(yīng)生成硫酸四氨合銅，然后加入乙醇，由于硫酸四氨合銅乙醇中溶解度較小，所以會(huì)形成硫酸四氨合銅晶體，最后過(guò)濾就可以得到硫酸四氨合銅，
故答案為：在燒瓶中先加入氨水到溶液呈深藍(lán)色，再加乙醇，至析出深藍(lán)色晶體，再過(guò)濾；
Ⅱ．（1）電解飽和KHSO₄溶液時(shí)，陽(yáng)極是陰離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極氫離子得到電子生成氫氣，總電極反應(yīng)式為：2H⁺+2SO₄^2- $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，
故答案為：2H⁺+2SO₄^2- $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑；
（2）三次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL，則體積平均值為：20.00mL，則消耗高錳酸根的量：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為n，則
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
    2            5
0.002mol         n
解得：n=0.005mol，
雙氧水的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.005mol}{0.02L}$=0.25mol/L，
故答案為：0.25mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、探究物質(zhì)組成及含量，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原則．