Question

11．某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用图所示装置进行了有关实验：
（1）B是用来收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请你补充完整（用文字表达）B装置中导气管长进短出．
（2）实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol•L^-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识，认为还有一定量的硫酸剩余．
①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解？你认为原因是：随着反应进行，硫酸被消耗，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸和铜不反应．
③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是AD（填字母编号）
A．铁粉B．BaCl₂溶液C．银粉D．Na₂CO₃溶液
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，某学生进行了如下设计：
该学生设计方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO₂的量，再计算余酸的物质的量浓度，他认为测定SO₂的量的方法有多种，请问下列实验方案中可行的是B（填写字母编号）
A．将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过盛有足量碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
B．用排饱和NaHSO₃的方法测定产生气体的体积
C．用排水法测定装置A产生气体的体积（已换算成标准状况）
D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀
（4）请你另设计一个可行的实验方案，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）①取反应后溶液，向其中加入足量锌；②收集并测定氢气的体积；③通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）依据实验产生的气体是二氧化硫，二氧化硫密度比与空气大，确定收集实验中产生的气体的装置中导气管的位置；
（2）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②随着反应的进行，浓硫酸逐渐成为稀硫酸，而铜与稀硫酸不反应；
③根据反应后必有硫酸铜产生，所以要证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，只有证明氢离子即可；
（3）①A、碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大；
B、高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应生成沉淀增大；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少；
D、亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大；
（4）可利用剩余的稀硫酸与锌反应放出氢气，通过氢气的量计算剩余硫酸的物质的量浓度；

解答 解：（1）铜跟浓硫酸反应生成了二氧化硫气体，二氧化硫密度比与空气大，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：
故答案为：B装置中导气管长进短出；
（2）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②铜与浓硫酸在加热条件下可以发生反应，而铜与稀硫酸不反应，随着反应的进行，硫酸浓度浓度降低，当浓硫酸逐渐成为稀硫酸时反应停止；
故答案为：随着反应进行，硫酸被消耗，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸和铜不反应；
③根据反应后必有硫酸铜产生，所以要证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，只有证明氢离子，
A、铁粉与氢离子反应产生气泡，故A正确；
B、BaCl₂溶液只能与硫酸根产生沉淀，故B错误；
C、银粉不反应，无现象，故C错误；
D、Na₂CO₃溶液与氢离子反应产生气泡，故D正确；
故选：AD；
（3）A、碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低，故A错误；
B、用排饱和NaHSO₃溶液的方法测出装置A产生气体的体积，二氧化硫在饱和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量气方法进行二氧化硫的气体体积测定，故B正确；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少，导致余酸的物质的量浓度偏高，故C错误；
D、亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
故选：B；
（4）Zn和稀硫酸反应生成氢气，因此可向反应后溶液中加入足量的锌粒，收集并测定氢气的体积，通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度；
故答案为：①取反应后溶液，向其中加入足量锌；②收集并测定氢气的体积；③通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度．

点评 本题考查了铜跟浓硫酸的反应情况，涉及反应产物的验证、测定方法的设定和判断，关键是产物中的二氧化硫的性质应用和含量测定是解题的难点，难度较大．