Question

2．某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，用如圖所示裝置進(jìn)行了有關(guān)實驗：

（1）B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請直接在原圖上把導(dǎo)管補充完整．
（2）實驗中他們?nèi)?.4g銅片和12mL 18mol•L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余．
①請寫出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑
②為什么有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為原因是：隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，且產(chǎn)物有水生成，所以濃硫酸變成稀硫酸，反應(yīng)會停止．
③下列藥品中能夠用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是：AD（填寫字母編號）．
A．鐵粉       B．氯化鋇溶液         C．銀粉          D．碳酸氫鈉溶液
（3）為定量測定余酸的物質(zhì)的量濃度，某位同學(xué)進(jìn)行了如下設(shè)計：
先測定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生SO₂的量，再計算余酸的物質(zhì)的量濃度．他認(rèn)為測定SO₂的量的方法有多種，請問下列實驗方案中可行的是E（填寫字母編號）．其中計算結(jié)果余酸物質(zhì)的量濃度比實際偏高的是C（填寫字母編號）
A．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量過的盛有堿石灰的干燥管，結(jié)束反應(yīng)后再次稱量
B．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔坑孟×蛩崴峄�的高錳酸鉀溶液，再加入足量氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
C．用排水法測定裝置A產(chǎn)生氣體的體積（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）
D．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔繗溲趸�鋇溶液，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
E．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔肯跛崴峄�的硝酸鋇溶液，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀（已知：硝酸具有強氧化性）
若A項不可行，請寫出改進(jìn)的方法：A產(chǎn)生的氣體先經(jīng)濃硫酸干燥，后用堿石灰吸收（若A項可行則該空寫“不用改進(jìn)”）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實驗產(chǎn)生的氣體是二氧化硫與空氣的輕重比較分析，確定收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置中導(dǎo)氣管的位置，收集氣體時，導(dǎo)管長進(jìn)短出；
（2）①根據(jù)銅是金屬具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，反應(yīng)必須加熱才能反應(yīng)，注意書寫化學(xué)方程式時的反應(yīng)條件和濃字的書寫；
②從濃硫酸隨著反應(yīng)進(jìn)行濃度變稀，銅不和稀硫酸發(fā)生反應(yīng)分析；
③根據(jù)反應(yīng)后必有硫酸銅產(chǎn)生，所以要證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸，只有證明氫離子，從能夠與氫離子反應(yīng)并且有明顯現(xiàn)象的來分析；
（3）A．堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質(zhì)量增大；
B．高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀增大；
C．二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少；
D．亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產(chǎn)生固體質(zhì)量增大；
E．二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，通過S元素守恒，通過硫酸鋇的質(zhì)量計算二氧化硫的量；
A項不可行改進(jìn)的方法：A產(chǎn)生的氣體先經(jīng)濃硫酸干燥，后用堿石灰吸收．

解答 解：（1）銅跟濃硫酸反應(yīng)生成了二氧化硫氣體，二氧化硫比空氣重，可以用向上排氣法收集，所以裝置中的導(dǎo)氣管應(yīng)長進(jìn)短出，裝置圖為，
故答案為：
（2）①銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式注意加熱條件，書寫的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
故答案為：Cu+2H₂SO_4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
②6.4g銅片和12ml 18mol•L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的定量關(guān)系可知，0.1mol銅與含2.16mol硫酸的濃硫酸反應(yīng)，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，說明一定剩余酸，這是因為濃硫酸隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，且產(chǎn)物有水生成，濃度變小成為稀硫酸，不再和銅發(fā)生反應(yīng)，所以有一定量的余酸但未能使用銅片完全溶解；
故答案為：隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，且產(chǎn)物有水生成，所以濃硫酸變成稀硫酸，反應(yīng)會停止；
③根據(jù)反應(yīng)后必有硫酸銅產(chǎn)生，所以要證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸，只有證明氫離子，
A．鐵粉與氫離子反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，故A正確；
B．BaCl₂溶液只能與硫酸根產(chǎn)生沉淀，故B錯誤；
C．銀粉不反應(yīng)，無現(xiàn)象，故C錯誤；
D．NaHCO₃溶液與氫離子反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，故D正確；
故選：AD；
（3）A．堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質(zhì)量增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
B．高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
C．二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏高；
D．亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產(chǎn)生固體質(zhì)量增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
E．二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，通過S元素守恒，通過硫酸鋇的質(zhì)量計算二氧化硫的量；
綜上所述，實驗方案中可行的是E．其中計算結(jié)果余酸物質(zhì)的量濃度比實際偏高的是C，
A項不可行，將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量過的盛有堿石灰的干燥管，結(jié)束反應(yīng)后再次稱量，會使結(jié)果產(chǎn)生誤差，應(yīng)先將氣體通入濃硫酸干燥后，再用堿石灰吸收氣體，
故答案為：E；C；A產(chǎn)生的氣體先經(jīng)濃硫酸干燥，后用堿石灰吸收．

點評 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)應(yīng)用，反應(yīng)產(chǎn)物的驗證、測定方法的設(shè)定和判斷，關(guān)鍵是產(chǎn)物中的二氧化硫的性質(zhì)應(yīng)用和含量測定，題目難度中等．