Question

【題目】某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，設(shè)計了如圖所示裝置進行有關(guān)實驗：

(1)先關(guān)閉活塞a，將6.4g銅片和10mL18mol/L的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應完成，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。

①寫出上述過程中圓底燒瓶內(nèi)發(fā)生反應的化學方程式：打開活塞a之前______________；打開活塞a之后______________；

②B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但集氣瓶內(nèi)的導管未畫全，請直接在圖上把導管補充完整______________；

(2)實際上，在打開活塞a之前硫酸仍有剩余．為定量測定余酸的物質(zhì)的量，甲、乙兩學生進行了如下設(shè)計：

①甲學生設(shè)計的方案是：先測定銅與濃硫酸反應產(chǎn)生SO2的量，再通過計算確定余酸的物質(zhì)的量．他測定SO2的方法是將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩通過裝置D，從而測出裝置A產(chǎn)生氣體的體積(已折算成標準狀況下)。你認為甲學生設(shè)計的實驗方案中D裝置中的試劑為______________(填化學式)；

②乙學生設(shè)計的方案是：將反應后的溶液冷卻后全部移入到燒杯中稀釋，并按正確操作配制100mL溶液，再取20mL于錐形瓶中，用______________作指示劑，用標準氫氧化鈉溶液進行滴定[已知：Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5]，選擇該指示劑的理由為______________；再求出余酸的物質(zhì)的量，若耗去amol/L氫氧化鈉溶液bmL，則原余酸的物質(zhì)的量為______________mol(用含a、b的表達式來表示)。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O 飽和NaHSO3 甲基橙 Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu2+會和NaOH反應，Cu(OH)2的藍色會干擾滴定終點的正確判斷

【解析】

(1)打開活塞a之前，濃硫酸和Cu在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應生成CuSO4、SO2和H2O，反應后，硫酸變成稀硫酸，與銅不反應，再打開活塞a后，Cu、O2和稀硫酸反應生成CuSO4和H2O，結(jié)合二氧化硫的密度分析解答；

(2)①用D裝置測定SO2的體積必須做到不能在測量時損耗二氧化硫，據(jù)此分析解答；②由于Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5，因此滴定操作應選擇變色范圍接近pH=5的指示劑，且不能生成Cu(OH)2，否則會干擾滴定終點的判斷；再根據(jù)H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O計算原余酸的物質(zhì)的量。

(1)①打開活塞a之前，濃硫酸和Cu在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應生成CuSO4、SO2和H2O，反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O；打開活塞a后，Cu、O2和稀硫酸反應生成CuSO4和H2O，反應的化學方程式為2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O，故答案為：Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O；2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；

②銅跟濃硫酸反應生成了二氧化硫氣體，二氧化硫的密度比空氣大，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測定SO2的量必須準確測定無氣體損耗，甲用排水法測定裝置A產(chǎn)生氣體的體積，實驗方案中D裝置中的試劑應該與二氧化硫不反應，且二氧化硫在其中溶解度較小，二氧化硫在飽和NaHSO3溶液中的溶解度較小，所以可用排飽和NaHSO3溶液的方法測出裝置A產(chǎn)生氣體的體積，故答案為：飽和NaHSO3；

②由于Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5，因此滴定操作應選擇變色范圍接近pH=5的指示劑，以減小滴定誤差，故選擇甲基橙作指示劑，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu 2+會和NaOH反應，Cu(OH)2的藍色會干擾滴定終點的正確判斷；設(shè)余酸的物質(zhì)的量為n，消耗NaOH的物質(zhì)的量為：a mol/L×b×10-3 L=ab×10-3 mol，根據(jù)H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O可知滴定過程中消耗H2SO4的物質(zhì)的量=×ab×10-3 mol，因此原余酸的物質(zhì)的量為×ab×10-3 mol×=×ab×10-3 mol，故答案為：甲基橙；Cu(OH)2開始沉淀的pH約為5，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu2+會和NaOH反應，Cu(OH)2的藍色會干擾滴定終點的正確判斷；×ab×10-3。