Question

某中学高一课外兴趣小组为探究铜跟硫酸的反应情况，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12mL某浓度的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完毕，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．
写出上述过程中烧瓶内发生的化学方程式：
关闭活塞a

Cu+2H₂SO₄（浓）

加热  .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O

；
打开活塞a

2Cu+O₂+2H₂SO₄

加热  .

2CuSO₄+2H₂O （或分步写成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）

；
（2）该小组甲同学对“如何检验SO₂中混有少许CO₂”这个问题很感兴趣，他将A中铜片换作木炭粉，并在A、B之间连接了如下装置：
试剂：a．NaOH溶液  b．品红溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d．Ca（OH）₂溶液
请回答：
①该同学的实验装置A中发生的化学方程式：

C+2H₂SO₄（浓）

加热  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

．
②若要达到此目的，可以在：（填所提供试剂编号）
D中加入

c

；E中加入

b

；F中加入

d

．
（3）事实证实，第（1）问铜片完全消失后，硫酸仍有剩余，乙同学欲测定余酸的物质的量浓度，假设反应前后溶液体积变化忽略不计，他向反应后溶液中加入含溶质a mol的NaOH溶液刚好使溶液中Cu²⁺全部沉淀．据此，他能求出余酸的物质的量浓度吗？若能，请写出余酸物质的量浓度的表达式：

125(a-0.2)

3

mol/L（用含a的代数式表达，若不能，该空不填）．

Answer 1

分析：（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与铜发生氧化还原反应，但稀硫酸与铜不反应，在通入氧气的条件下能继续与铜反应；
（2）根据SO₂的还原性和漂白性设计实验，注意SO₂与CO₂都能使澄清石灰水变浑浊；
（3）根据反应H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，CuSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓，从质量守恒的角度列方程式计算．

解答：解：（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热时可以氧化单质铜，生成硫酸铜、二氧化硫和水，方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu

加热  .

CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑；铜与浓硫酸反应是一个进程反应，随着反应进行，硫酸浓度降低，稀硫酸与铜不反应，在通入氧气的条件下能继续与铜反应，反应方程式为，2Cu+O₂+2H₂SO₄

加热  .

2CuSO₄+2H₂O
（或分步写成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）；
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

加热  .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+O₂+2H₂SO₄

加热  .

2CuSO₄+2H₂O（或分步写成：2Cu+O₂=2CuO；CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O也可）；
（2）①浓硫酸在加热调价下与C反应生成SO₂和CO₂，反应的方程式为C+2H₂SO₄（浓）

加热  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+2H₂SO₄（浓）

加热  .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
②检验SO₂中混有少许CO₂，根据SO₂的具有还原性，先将混合气体通入酸性高锰酸钾溶液，在用品红检验SO₂是否除尽，最后通入澄清石灰水观察溶液是否变浑浊，
故答案为：c；b；d；
（3）n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，
则n（CuSO₄）=0.1mol，
设反应后的溶液中含有xmolH₂SO₄，
则：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
    1     2
    x     2x
CuSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Cu（OH）₂↓
1      2
0.1mol 0.2mol
则有：2x+0.2=a
x=

a-0.2

2

所以：反应后余酸的物质的量浓度为：

a-0.2 2 mol

0.012L

=

125(a-0.2)

3

mol/L，
故答案为：能，

125(a-0.2)

3

．

点评：本题考查浓硫酸的性质探究实验，题目难度中等，注意浓硫酸、二氧化硫的性质．