Question

某研究性学习小组的同学为验证浓硫酸与铜能反应而稀硫酸不能，设计了如图所示装置进行探究：将6.4g铜片和含0.2mol溶质的18.4mol?L^-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到无气体生成为止．（假定在此过程溶液体积不变）
（1）甲同学认为要证实上述结论，还应进行稀硫酸与铜片混合加热实验，你认为有无必要，并说明理由：

 

（2）下列试剂中能够用来进一步证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是：

 

a．铁粉       b．钠      c．氯化钡溶液       d．银粉
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两位同学进行了如下设计：
Ⅰ甲同学设想：在A装置增加一个导管通氮气驱赶气体（假定生成的气体全部逸出），先测定生成的SO₂的量，然后计算剩余硫酸的浓度．他设计了如下二种方案来测定SO₂的量：
方案①将产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的KMnO₄溶液，再加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀．
方案②将气体缓缓通入足量硝酸钡溶液中，然后过滤、洗涤、干燥、称量沉淀．
经仔细分析后，发现有不合理之处，请填写下表（可以不填满）：

序号	不合理的原因	误差 （偏低或偏高）	改变措施
方案①
方案②

Ⅱ乙学生设计的方案是：分离出反应后的溶液并加蒸馏水稀释至1000mL，取20.00mL于锥形瓶中，滴入2～3滴酚酞指示剂，用标准NaOH溶液进行滴定（已知氢氧化铜开始沉淀的pH约为5），这种方法能否求出余酸的浓度，理由是

 

．
（4）请再设计其他可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据（不必计算，不必写操作细节）

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,浓硫酸的性质实验,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低，如铜和硫酸都剩余，则可说明稀硫酸与铜不反应；
（2）如证明有硫酸剩余，可用铁等金属验证；
（3）方案①中含有硫酸，会导致生成的硫酸钡质量偏大，则二氧化硫的物质的量偏大，测定的剩余的硫酸的浓度偏低；二氧化硫可与硝酸钡发生氧化还原反应，生成硫酸钡沉淀，可用于测量含量；乙学生设计的方案没有排除硫酸铜的影响，因硫酸铜与氢氧化钠反应生成沉淀，不能达到滴定终点；
（4）反应后铜和硫酸都剩余，可分别测量铜的质量或硫酸的浓度，可测量铁与硫酸反应生成氢气的体积或加入氯化钡称量生成硫酸钡的质量来测量．

解答： 解：（1）随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低，如铜和硫酸都剩余，则可说明稀硫酸与铜不反应，则没有必要进行稀硫酸与铜片的反应，
故答案为：无必要，随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸与铜不反应；
（2）如证明有硫酸剩余，可用铁等金属验证，因含有水，则不能用钠，因含有生成的硫酸铜，则不能用氯化钡，银与稀硫酸不反应，故答案为：a；
（3）Ⅰ．方案①中含有硫酸，会导致生成的硫酸钡质量偏大，则二氧化硫的物质的量偏大，测定的剩余的硫酸的浓度偏低，可将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水后碘水后硝酸溶液；方案②二氧化硫可与硝酸钡发生氧化还原反应，生成硫酸钡沉淀，可用于测量含量，
故答案为：

序号	不合理的原因	误差 （偏低或偏高）	改变措施
方案①	高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应，使生成的沉淀增多	偏低	将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水后碘水后硝酸溶液
方案②	---	---	---

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Ⅱ．滴定实验测定物质的含量，需要做到准确量取液体的体积，用滴定管可以解决，准确判断反应的终点，测定余酸的物质的量浓度，用标准氢氧化钠溶液进行滴淀，由于溶液中有铜离子使溶液呈蓝色，不能指示反应的终点判断，且pH＞5时，铜离子与碱反应生成沉淀，不能达到滴定终点，所以不能通过测出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量的浓度，故答案为：不能，pH＞5时，铜离子与碱反应生成沉淀，不能达到滴定终点；
（4）反应后铜和硫酸都剩余，可分别测量铜的质量或硫酸的浓度，可测量铁与硫酸反应生成氢气的体积或加入氯化钡称量生成硫酸钡的质量来测量，可设计方案如下：
方案一：取反应后的溶液，向其中加入足量锌，收集并测定氢气的体积，通过氢气的物质的量计算剩余硫酸的物质的量浓度；
方案二：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称其质量即可；
方案三：反应结束后将烧瓶中的铜取出，然后向溶液中加入足量氯化钡溶液，过滤出沉淀，洗净、干燥后称量等，
故答案为：方案一：取反应后的溶液，向其中加入足量锌，收集并测定氢气的体积，通过氢气的物质的量计算剩余硫酸的物质的量浓度；
方案二：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称其质量即可；
方案三：反应结束后将烧瓶中的铜取出，然后向溶液中加入足量氯化钡溶液，过滤出沉淀，洗净、干燥后称量等．

点评：本题考查物质组成的测定、对实验方案的理解评价、硫的化合物性质等，难度中等，理解原理是解题的关键，注意基础知识的掌握．