Question

【题目】某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，设计了如图所示装置进行有关实验：
（1）先关闭活塞a，将6.4g铜片和10mL 18mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完成，发现烧瓶中还有铜片剩余．再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶，最后铜片完全消失． ①写出上述过程中圆底烧瓶内发生反应的化学方程式：
打开活塞a之前；
打开活塞a之后 ．
②B是用来收集实验中产生的气体的装置，但集气瓶内的导管未画全，请直接在图上把导管补充完整．
（2）实际上，在打开活塞a之前硫酸仍有剩余．为定量测定余酸的物质的量，甲、乙两学生进行了如下设计： ①甲学生设计的方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量，再通过计算确定余酸的物质的量．他测定SO2的方法是将装置A产生的气体缓缓通过装置D，从而测出装置A产生气体的体积（已折算成标准状况下）．你认为甲学生设计的实验方案中D装置中的试剂为（填化学式）．
②乙学生设计的方案是：将反应后的溶液冷却后全部移入到烧杯中稀释，并按正确操作配制100mL溶液，再取20mL于锥形瓶中，用作指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定[已知：Cu（OH）2开始沉淀的pH约为5]，选择该指示剂的理由为；再求出余酸的物质的量，若耗去a mol/L氢氧化钠溶液b mL，则原余酸的物质的量为mol（用含a、b的表达式来表示）．

Answer 1

【答案】
（1）Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O；2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O
（2）饱和NaHSO3；甲基橙；Cu（OH）2开始沉淀的pH约为5，若用酚酞作指示剂时溶液中的Cu2+会和NaOH反应，Cu（OH）2的蓝色会干扰滴定终点的正确判断；
【解析】解：（1）①打开活塞a之前，浓硫酸和Cu在加热条件下发生氧化还原反应生成CuSO4、SO2和H2O，反应方程式为Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O；打开活塞a后，Cu、O2和稀硫酸反应生成CuSO4和H2O，反应方程式为2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O，所以答案是：Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O；2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；②铜跟浓硫酸反应生成了二氧化硫气体，二氧化硫密度比空气大，可以用向上排气法收集，所以装置中的导气管应长进短出，装置图为 ，所以答案是： ；（2）①测定SO2的量必须准确测定无气体损耗，用排水法测定装置A产生气体的体积，实验方案中D装置中的试剂应满足不反应且在其中溶解度度较小，二氧化硫在饱和NaHSO3溶液中的溶解度降低，所以可用排饱和NaHSO3溶液的方法测出装置A产生气体的体积，所以答案是：饱和NaHSO3；②由于Cu（OH）2开始沉淀的pH约为5，应选择变色范围接近的指示剂，以减小滴定误差，故选择甲基橙作指示剂，若用酚酞作指示剂时溶液中的Cu 2+会和NaOH反应，Cu（OH）2的蓝色会干扰滴定终点的正确判断，设余酸的物质的量为n，消耗NaOH的物质的量为：amol/L×b×10﹣3L=ab×10﹣3mol，H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O