Question

某化學(xué)課外興趣小組用下圖所示裝置探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況：

（1）B是用來(lái)收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫(huà)全，請(qǐng)?jiān)趫D上把導(dǎo)管補(bǔ)充完整。

（2）實(shí)驗(yàn)中他們?nèi)?．4g 銅片和12mL 18mol·L-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。

①寫(xiě)出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________；

②有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為其中原因是__________；

（3）為定量測(cè)定余酸的物質(zhì)的量濃度，該小組學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：

先測(cè)定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的SO2的量，再計(jì)算余酸的物質(zhì)的量濃度。他們認(rèn)為測(cè)定二氧化硫的量的方法有多種，你認(rèn)為下列實(shí)驗(yàn)方案中可行的是_______（填寫(xiě)編號(hào)，僅有一個(gè)正確）。

A．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)預(yù)先稱(chēng)量過(guò)的盛有堿石灰的干燥管，結(jié)束反應(yīng)后再次稱(chēng)量

B．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔坑孟×蛩崴峄�的高錳酸鉀溶液，再加入足量氯化鋇溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量沉淀

C．用排水法測(cè)定裝置A產(chǎn)生氣體的體積（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）

D．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔繗溲趸�鋇溶液，反應(yīng)完全后，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量沉淀

E．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔肯跛崴峄�的硝酸鋇溶液，反應(yīng)完全后，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量沉淀

請(qǐng)你對(duì)不可行的方案中選出一例進(jìn)行分析：__________ [要求標(biāo)明不可行的方案序號(hào)、說(shuō)出不可行的理由及造成的誤差（偏高或偏低）]。

請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一種其他可行的實(shí)驗(yàn)方案，來(lái)測(cè)定余酸的物質(zhì)的量濃度，簡(jiǎn)要寫(xiě)出操作步驟及需要測(cè) 定的數(shù)據(jù)（不必計(jì)算）__________。

 

Answer 1

（1）如圖所示。（2分）

（2）①Cu + 2H2SO4（濃） CuSO4 + SO2↑+ 2H2O（2分）

②隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應(yīng)。（2分）

（3）E（2分）

（以上表格中答出任一個(gè)方案得2分）

（4）方案一：①取反應(yīng)后溶液，向其中加入足量鋅；②收集并測(cè)定氫氣的體積；③通過(guò)氫氣量計(jì)算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度。

方案二：①取反應(yīng)后溶液，向其中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，至氫氧化銅完全沉淀；②過(guò)濾、洗滌、（低溫）干燥、稱(chēng)量至恒重；③根據(jù)氫氧化銅的量計(jì)算出已反應(yīng)的硫酸的量，進(jìn)而計(jì)算剩余硫酸溶液濃度。

方案三：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干，稱(chēng)其質(zhì)量即可。

【解析】

試題分析：（1）銅和濃硫酸反應(yīng)生成SO2氣體，密度大于空氣，收集時(shí)應(yīng)該長(zhǎng)進(jìn)短出，如圖：

。

（2）①銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu + 2H2SO4（濃） CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

②有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，原因是：隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應(yīng)。

A．將裝置A產(chǎn)生的氣體通過(guò)堿石灰，還吸收水，故不可行；

B．二氧化硫會(huì)被高錳酸鉀氧化成硫酸根，而溶液中本身含有硫酸，沉淀質(zhì)量偏大，不可行；

C．二氧化硫在水中有一定的溶解度，故不可行；

D．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔繗溲趸�鋇溶液，產(chǎn)生亞硫酸鋇沉淀，但是在烘干、稱(chēng)量的過(guò)程中會(huì)有部分被氧化，不可行；

E．二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根，產(chǎn)生硫酸鋇沉淀，根據(jù)其質(zhì)量，結(jié)合硫守恒計(jì)算即可。

（4）可以設(shè)計(jì)多種方案：方案一：①取反應(yīng)后溶液，向其中加入足量鋅；②收集并測(cè)定氫氣的體積；③通過(guò)氫氣量計(jì)算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度。

方案二：①取反應(yīng)后溶液，向其中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，至氫氧化銅完全沉淀；②過(guò)濾、洗滌、（低溫）干燥、稱(chēng)量至恒重；③根據(jù)氫氧化銅的量計(jì)算出已反應(yīng)的硫酸的量，進(jìn)而計(jì)算剩余硫酸溶液濃度。

方案三：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干，稱(chēng)其質(zhì)量即可

考點(diǎn)：硫及其化合物、綜合實(shí)驗(yàn)