Question

16．将3.2gCu与足量的浓硫酸在加热条件下充分反应．
（1）请写出反应的方程式Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂+2H₂O；
（2）若把反应后的溶液稀释至500mL，取出50mL，向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到沉淀2.33g，则稀释后所得溶液中SO${\;}_{4}^{2-}$的物质的量浓度为0.2mol/L．
（3）若把反应后的溶液稀释至500mL，加入铁粉．最多能溶解5.6g铁粉
（4）把产生的气体缓缓通入100mL amol•L^-1的NaOH溶液中，若反应物均无剩余，则a的取值范围是0.5≤a≤1．
（5）若浓硫酸中含溶质b mol，投入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的硫酸的物质的量n（H₂SO₄）＜0.5b mol（填“＞”“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和水，据此写出反应的化学方程式；
（2）2.33g沉淀为硫酸钡，根据n=$\frac{m}{M}$计算出硫酸钡的物质的量，再根据n=$\frac{n}{V}$计算出硫酸根离子的浓度；
（3）铁与硫酸、硫酸铜的反应中物质的量关系都是1：1，则硫酸根离子的物质的量即为铁的物质的量，结合（2）计算出铁的物质的量，再根据m=nM计算出其质量；
（4）根据铜的量计算出生成二氧化硫的物质的量，再结合反应生成亚硫酸钠、亚硫酸氢钠分别计算出a的值，从而得出其取值范围；
（5）铜与浓硫酸的反应中，浓硫酸变成稀硫酸，反应停止，所以参加反应的硫酸越大小于溶液中总的硫酸，据此进行分析．

解答 （1）Cu与足量的浓硫酸在加热条件下充分反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂+2H₂O；
（2）2.33g硫酸钡的物质的量为：$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，则稀释后溶液中硫酸根离子的物质的量为0.01mol，其浓度为：$\frac{0.01mol}{0.05L}$=0.2mol/L，
故答案为：0.2 mol/L；    
（3）根据（2）可知，稀释后溶液中硫酸根离子浓度为0.2mol/L，则硫酸根离子的总物质的量为：0.2mol/L×0.5L=0.1mol，
反应后溶液中含有硫酸铜和剩余的硫酸，根据反应关系式Fe～H₂SO₄、Fe～CuSO₄可知，反应消耗铁的物质的量与硫酸根离子的物质的量相等，即为0.1mol，则需要铁的质量为：56g/mol×0.1mol=5.6g，
故答案为：5.6；    
（4）3.2g铜的物质的量为：$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，根据反应方程式可知，0.05mol铜完全反应生成0.05mol二氧化硫，
100mL amol•L^-1的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为：amol/L×0.1L=0.1amol，
当氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠时，消耗氢氧化钠的物质的量为：0.1amol=0.05mol×2，解得：a=1，
当二者反应生成亚硫酸氢钠时，消耗氢氧化钠的物质的量为：0.1amol=0.05mol，解得：a=0.5，
所以a的范围为：0.5≤a≤1，
故答案为：0.5≤a≤1；
（5）若浓硫酸中含溶质bmol，投入足量的铜片并加热，充分反应后，由于稀硫酸不与铜反应，则被还原的硫酸的物质的量一定小于0.5b，
故答案为：＜．

点评 本题考查了范围讨论的计算、化学方程式的计算，题目难度中等，试题知识点较多、计算量较大，充分考查了学生的分析能力及化学计算能力，（4）需要明确反应产物，为易错点．