5.某校化學興趣小組的同學在探究金屬的化學性質(zhì)時,發(fā)現(xiàn)銅與稀硫酸在常溫或加熱的條件下均不反應.那么,銅與濃硫酸能否發(fā)生反應呢?他們就銅與濃硫酸是否能反應及相關問題進行了實驗探究.
【探究一:銅與濃硫酸是否能反應?】
同學們設計了如圖1所示裝置進行探究.
①在常溫下能反應;
②常溫下不能反應,但在加熱條件下能反應;
③在加熱條件下不能反應;
操作①:連接儀器,檢查裝置氣密性;
操作②:將過量的銅片放入試管中,加入濃硫酸,無明顯現(xiàn)象;
操作③:加熱該試管,銅片上有氣泡,試管內(nèi)溶液由無色變?yōu)樗{色,產(chǎn)生了有刺激性氣味的氣體;…
(1)寫出儀器a的名稱:鐵架臺;
(2)甲同學認為,由以上實驗過程可知:猜想②(填序號)是正確的;
(3)可觀察到試管中的石蕊試液變紅.
乙同學認為,銅跟濃硫酸在加熱條件下反應的產(chǎn)物只是SO
2和CuSO
4;
(4)丙同學認為,在實驗裝置中,“蘸有濃NaOH溶液棉花”的作用是吸收SO
2,寫出相關反應的化學方程式2NaOH+SO
2═Na
2SO
3+H
2O.
(5)在(3)中對產(chǎn)物只是SO
2和CuSO
4的判斷是否準確否(填“是”或“否”),其理由是反應物中有氫元素,但二氧化硫和硫酸銅中都不含氫元素.寫出銅與濃硫酸在加熱條件下反應的化學方程式Cu+2H
2SO
4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO
4+2H
2O+SO
2↑.
(6)根據(jù)以上探究和已掌握的知識,該興趣小組的同學設計了兩種用銅制取硫酸銅的實驗方案:
方案一:Cu$→_{加熱}^{濃硫酸}$CuSO
4 方案二:Cu$→_{加熱}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{稀硫酸}{→}$CuSO
4經(jīng)過對兩種方案的討論、對比,同學們認為方案二具有的優(yōu)點有BC(填序號),所以工業(yè)上制備硫酸銅不是直接利用濃硫酸與銅反應.
A.提高銅的利用率 B.提高硫酸的利用率 C.不產(chǎn)生污染大氣的SO
2【探究二:測定反應殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)】
同學們對上述實驗后試管內(nèi)殘余清液成分進行了討論,過量的銅與濃硫酸在加熱條件下反應不能將硫酸耗盡.為測定反應殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù),探究小組同學提出了下列實驗方案:
:含雜質(zhì)的鋅與稀硫酸反應時比純鋅與稀硫酸反應更快,放出大量熱
:甲方案:與足量BaCl
2溶液反應,稱量生成的BaSO
4質(zhì)量.
乙方案:與足量鋅粒反應,測量生成氫氣的體積.
回答下列問題:
(1)該反應中即使銅過量也不能將硫酸完全反應的原因是物質(zhì)的化學性質(zhì)除了與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關,還可能和溶液中溶質(zhì)的濃度有關;
(2)甲方案是否可行?不可行(填“可行”或“不可行”),理由是加入足量的BaCl
2溶液只能求出硫酸根離子的量,而不能求出剩余硫酸的濃度;
(3)小王同學選用圖2中的部分實驗裝置進行了乙方案的實驗:
①你認為圖2中最簡易的裝置及其連接順序是:ACE;
②實驗開始時,先打開分液漏斗上口的玻璃塞,再輕輕打開其活塞,過一會兒后殘余清液就不能順利滴入錐形瓶.其原因是AB(填序號);
A.鋅與硫酸銅反應生成了銅,不純的鋅與硫酸反應速率加快;
B.反應產(chǎn)生大量氣體且放熱,使瓶中壓強增大;
③某學生想用排水法收集氫氣并檢驗其純度,應選擇圖3中的集氣裝置B (填“A”或“B”).
(4)小張同學用如圖4所示裝置進行了乙方案的實驗
①連接儀器,檢查此裝置氣密性.下列能說明裝置氣密性良好的是A(填序號);
A.連接儀器后,向水準管中注水,直至左右兩邊管內(nèi)形成穩(wěn)定高度差.
B.向水準管內(nèi)注水,連接好左側(cè)裝置,抬高水準管,左右兩邊液面始終相平.
②實驗中使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是傾斜,將鋅粒(選填“鋅粒”或“殘余清液”)轉(zhuǎn)移到Y(jié)形管的另一邊.殘余清液與鋅;旌虾蟮默F(xiàn)象是鋅粒逐漸溶解、
表面析出暗紅色固體、產(chǎn)生大量氣泡,放出熱量.
③反應完畢后,每間隔1分鐘讀取氣體體積、氣體體積逐漸減小,直至體積不變.氣體體積逐漸減小的原因是反應是放熱的,氣體未冷卻(排除儀器和實驗操作的影響因素).
④該實驗中殘余清液質(zhì)量為a g,測得生成氣體體積為bmL(假設在實驗條件下氣體密度為cg/mL),殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為$\frac{49bc}{a}×$100%(用含a、b、c的式子表示).
⑤若實驗中測得殘余清液中硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)偏大,下列可能的原因是c.
a.裝置漏氣 b.讀取數(shù)據(jù)時水準管的水面高于量氣管的水面 c.未待冷卻就讀取量氣管讀數(shù).