某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况,用下图所示装置先进行了有关实验:
(1)B是用来收集实验中产生的气体的装置,但未将导管画全,请在图上把导管补充完整。
(2)实验中他们取6.4g 铜片和12mL 18mol·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写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式 。
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 。
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 (填写编号)。
A.铁粉 B.氯化钡溶液 C.银粉 D.碳酸氢钠溶液
(3)为定量测定余酸的物质的量浓度,甲、乙学生进行了如下设计:
①甲同学设计方案是:先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量,在计算余酸的物质的量浓度。他认为测定二氧化硫的量的方法有多种,请问下列实验方案中可行的是 (填写编号)。
A.将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量
B.将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液,再加入足量氯化钡溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
C.用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)
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
E.将装置A产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液,反应完全后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
请你对不可行的方案进行分析(可以不填满):
方案序号 | 分析 | 误差(偏低或偏高) | 改变措施 |
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(1)如图所示。(2分)
(2)①Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O(2分)
②随着反应进行,硫酸被消耗,产物有水生成,所以浓硫酸变成稀硫酸,反应会停止(1分)
③AD(1分)
(3)①E(1分)
②不能(1分) 虽然甲基橙变色范围:pH为3.1~4.4,氢氧化铜开始沉淀时的pH为5,在指示剂变色范围之外,即中和酸时,铜离子不会消耗OH-,但是甲基橙由红色变成橙色、黄色时,铜离子溶液呈蓝色,对观察指示终点颜色有干扰。(1分)方案序号 分析 误差(偏低或偏高) 改变措施 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 偏低 A产生的气体先经浓硫酸干燥,后用碱石灰吸收 B 高锰酸钾溶液中含有硫酸,与氯化钡反应生成沉淀增大 偏低 将硫酸酸化的高锰酸钾溶液换成溴水或碘水或硝酸溶液 C 二氧化硫在水中以1∶40溶解,收集二氧化硫体积减少 偏高 将水换成四氯化碳、煤油等非极性溶剂 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 偏低 先将二氧化硫用强氧化剂如溴水氧化,再加入足量的氯化钡溶液或氢氧化钡溶液
(4)(2分)
方案一:①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。
方案二:①取反应后溶液,向其中加入过量的氢氧化钠溶液,至氢氧化铜完全沉淀;②过滤、洗涤、(低温)干燥、称量至恒重;③根据氢氧化铜的量计算出已反应的硫酸的量,进而计算剩余硫酸溶液浓度。
方案三:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,洗净、烘干,称其质量即可。
方案四:反应结束后将烧瓶中的铜片取出,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。(只要合理即得2分)
解析
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