Question

(11分)某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，设计了下图所示装置进行有
关实验：

（1）先关闭活塞a，将6.4 g铜片和12 mL 18 mol/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)。你认为甲学生设计的实验方案中D装置中试剂为：                  (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100 mL溶液，再取20 mL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

（1）①Cu＋2H₂SO₄(浓)CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O   2Cu＋2H₂SO₄＋O₂===2CuSO₄＋2H₂O
②B装置中导管长进短出
（2）①饱和NaHSO₃         ②甲基橙
因为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     　

试题分析：（1）①打开活塞a之前发生的是铜和浓硫酸的反应，方程式为：Cu＋2H₂SO₄(浓)CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O，随着反应进行硫酸浓度变小，反应停止发生，打开活塞a后氧气进入，在酸性条件下反应生成硫酸铜，方程式为：2Cu＋2H₂SO₄＋O₂===2CuSO₄＋2H₂O。②收集的是SO₂气体，密度比空气大，所以应该用向上排空气法，因此B中导管是长进短出。
（2）①SO₂在NaHSO₃溶液中的溶解度最小所以D装置中的试剂应该是NaHSO₃溶液。
②用NaOH滴定反应后的溶液时，由于溶液中有Cu²⁺所以不能让Cu²⁺沉淀干扰滴定终点的判断，因此pH应该控制在5之内，因此选用甲基橙做指示剂。滴定中用掉a mol/L氢氧化钠溶液b mL，则原剩余的硫酸为=。
点评：本题综合性强，主要考查学生分析问题的能力，尤其在选择指示剂的时候，要注意考虑到Cu²⁺会发生反应。