Question

某中學高一課外興趣小組為探究銅跟硫酸的反應情況，設計了如圖所示裝置進行有關實驗．
（1）先關閉活塞a，將6.4g銅片和12mL某濃度的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應完畢，發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余．再打開活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失．
寫出上述過程中燒瓶內發(fā)生的化學方程式：
關閉活塞a

Cu+2H₂SO₄（濃）

加熱  .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O

；
打開活塞a

2Cu+O₂+2H₂SO₄

加熱  .

2CuSO₄+2H₂O （或分步寫成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）

；
（2）該小組甲同學對“如何檢驗SO₂中混有少許CO₂”這個問題很感興趣，他將A中銅片換作木炭粉，并在A、B之間連接了如下裝置：
試劑：a．NaOH溶液  b．品紅溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d．Ca（OH）₂溶液
請回答：
①該同學的實驗裝置A中發(fā)生的化學方程式：

C+2H₂SO₄（濃）

加熱  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

．
②若要達到此目的，可以在：（填所提供試劑編號）
D中加入

c

；E中加入

b

；F中加入

d

．
（3）事實證實，第（1）問銅片完全消失后，硫酸仍有剩余，乙同學欲測定余酸的物質的量濃度，假設反應前后溶液體積變化忽略不計，他向反應后溶液中加入含溶質a mol的NaOH溶液剛好使溶液中Cu²⁺全部沉淀．據(jù)此，他能求出余酸的物質的量濃度嗎？若能，請寫出余酸物質的量濃度的表達式：

125(a-0.2)

3

mol/L（用含a的代數(shù)式表達，若不能，該空不填）．

Answer 1

分析：（1）濃硫酸具有強氧化性，在加熱條件下與銅發(fā)生氧化還原反應，但稀硫酸與銅不反應，在通入氧氣的條件下能繼續(xù)與銅反應；
（2）根據(jù)SO₂的還原性和漂白性設計實驗，注意SO₂與CO₂都能使澄清石灰水變渾濁；
（3）根據(jù)反應H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，CuSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓，從質量守恒的角度列方程式計算．

解答：解：（1）濃硫酸具有強氧化性，在加熱時可以氧化單質銅，生成硫酸銅、二氧化硫和水，方程式為2H₂SO₄（濃）+Cu

加熱  .

CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑；銅與濃硫酸反應是一個進程反應，隨著反應進行，硫酸濃度降低，稀硫酸與銅不反應，在通入氧氣的條件下能繼續(xù)與銅反應，反應方程式為，2Cu+O₂+2H₂SO₄

加熱  .

2CuSO₄+2H₂O
（或分步寫成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

加熱  .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+O₂+2H₂SO₄

加熱  .

2CuSO₄+2H₂O（或分步寫成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）；
（2）①濃硫酸在加熱調價下與C反應生成SO₂和CO₂，反應的方程式為C+2H₂SO₄（濃）

加熱  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+2H₂SO₄（濃）

加熱  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
②檢驗SO₂中混有少許CO₂，根據(jù)SO₂的具有還原性，先將混合氣體通入酸性高錳酸鉀溶液，在用品紅檢驗SO₂是否除盡，最后通入澄清石灰水觀察溶液是否變渾濁，
故答案為：c；b；d；
（3）n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，
則n（CuSO₄）=0.1mol，
設反應后的溶液中含有xmolH₂SO₄，
則：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
    1     2
    x     2x
CuSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓
1      2
0.1mol 0.2mol
則有：2x+0.2=a
x=

a-0.2

2

所以：反應后余酸的物質的量濃度為：

a-0.2 2 mol

0.012L

=

125(a-0.2)

3

mol/L，
故答案為：能，

125(a-0.2)

3

．

點評：本題考查濃硫酸的性質探究實驗，題目難度中等，注意濃硫酸、二氧化硫的性質．