5.某;瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)在探究金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí),發(fā)現(xiàn)銅與稀硫酸在常溫或加熱的條件下均不反應(yīng).那么,銅與濃硫酸能否發(fā)生反應(yīng)呢?他們就銅與濃硫酸是否能反應(yīng)及相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究.
【探究一:銅與濃硫酸是否能反應(yīng)?】
同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1所示裝置進(jìn)行探究.
①在常溫下能反應(yīng);
②常溫下不能反應(yīng),但在加熱條件下能反應(yīng);
③在加熱條件下不能反應(yīng);
操作①:連接儀器,檢查裝置氣密性;
操作②:將過(guò)量的銅片放入試管中,加入濃硫酸,無(wú)明顯現(xiàn)象;
操作③:加熱該試管,銅片上有氣泡,試管內(nèi)溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色,產(chǎn)生了有刺激性氣味的氣體;…
(1)寫(xiě)出儀器a的名稱(chēng):鐵架臺(tái);
(2)甲同學(xué)認(rèn)為,由以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知:猜想②(填序號(hào))是正確的;
(3)可觀察到試管中的石蕊試液變紅.
乙同學(xué)認(rèn)為,銅跟濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的產(chǎn)物只是SO
2和CuSO
4;
(4)丙同學(xué)認(rèn)為,在實(shí)驗(yàn)裝置中,“蘸有濃NaOH溶液棉花”的作用是吸收SO
2,寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+SO
2═Na
2SO
3+H
2O.
(5)在(3)中對(duì)產(chǎn)物只是SO
2和CuSO
4的判斷是否準(zhǔn)確否(填“是”或“否”),其理由是反應(yīng)物中有氫元素,但二氧化硫和硫酸銅中都不含氫元素.寫(xiě)出銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+2H
2SO
4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO
4+2H
2O+SO
2↑.
(6)根據(jù)以上探究和已掌握的知識(shí),該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種用銅制取硫酸銅的實(shí)驗(yàn)方案:
方案一:Cu$→_{加熱}^{濃硫酸}$CuSO
4 方案二:Cu$→_{加熱}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{稀硫酸}{→}$CuSO
4經(jīng)過(guò)對(duì)兩種方案的討論、對(duì)比,同學(xué)們認(rèn)為方案二具有的優(yōu)點(diǎn)有BC(填序號(hào)),所以工業(yè)上制備硫酸銅不是直接利用濃硫酸與銅反應(yīng).
A.提高銅的利用率 B.提高硫酸的利用率 C.不產(chǎn)生污染大氣的SO
2【探究二:測(cè)定反應(yīng)殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)】
同學(xué)們對(duì)上述實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)殘余清液成分進(jìn)行了討論,過(guò)量的銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)不能將硫酸耗盡.為測(cè)定反應(yīng)殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù),探究小組同學(xué)提出了下列實(shí)驗(yàn)方案:
:含雜質(zhì)的鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)比純鋅與稀硫酸反應(yīng)更快,放出大量熱
:甲方案:與足量BaCl
2溶液反應(yīng),稱(chēng)量生成的BaSO
4質(zhì)量.
乙方案:與足量鋅粒反應(yīng),測(cè)量生成氫氣的體積.
回答下列問(wèn)題:
(1)該反應(yīng)中即使銅過(guò)量也不能將硫酸完全反應(yīng)的原因是物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)除了與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān),還可能和溶液中溶質(zhì)的濃度有關(guān);
(2)甲方案是否可行?不可行(填“可行”或“不可行”),理由是加入足量的BaCl
2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;
(3)小王同學(xué)選用圖2中的部分實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了乙方案的實(shí)驗(yàn):
①你認(rèn)為圖2中最簡(jiǎn)易的裝置及其連接順序是:ACE;
②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),先打開(kāi)分液漏斗上口的玻璃塞,再輕輕打開(kāi)其活塞,過(guò)一會(huì)兒后殘余清液就不能順利滴入錐形瓶.其原因是AB(填序號(hào));
A.鋅與硫酸銅反應(yīng)生成了銅,不純的鋅與硫酸反應(yīng)速率加快;
B.反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體且放熱,使瓶中壓強(qiáng)增大;
③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中的集氣裝置B (填“A”或“B”).
(4)小張同學(xué)用如圖4所示裝置進(jìn)行了乙方案的實(shí)驗(yàn)
①連接儀器,檢查此裝置氣密性.下列能說(shuō)明裝置氣密性良好的是A(填序號(hào));
A.連接儀器后,向水準(zhǔn)管中注水,直至左右兩邊管內(nèi)形成穩(wěn)定高度差.
B.向水準(zhǔn)管內(nèi)注水,連接好左側(cè)裝置,抬高水準(zhǔn)管,左右兩邊液面始終相平.
②實(shí)驗(yàn)中使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應(yīng)的正確操作是傾斜,將鋅粒(選填“鋅!被颉皻堄嗲逡骸保┺D(zhuǎn)移到Y(jié)形管的另一邊.殘余清液與鋅粒混合后的現(xiàn)象是鋅粒逐漸溶解、
表面析出暗紅色固體、產(chǎn)生大量氣泡,放出熱量.
③反應(yīng)完畢后,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.氣體體積逐漸減小的原因是反應(yīng)是放熱的,氣體未冷卻(排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素).
④該實(shí)驗(yàn)中殘余清液質(zhì)量為a g,測(cè)得生成氣體體積為bmL(假設(shè)在實(shí)驗(yàn)條件下氣體密度為cg/mL),殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{49bc}{a}×$100%(用含a、b、c的式子表示).
⑤若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大,下列可能的原因是c.
a.裝置漏氣 b.讀取數(shù)據(jù)時(shí)水準(zhǔn)管的水面高于量氣管的水面 c.未待冷卻就讀取量氣管讀數(shù).