Question

8．某學(xué)習(xí)小組探究銅跟濃硫酸反應(yīng)的情況．取6.4g銅片和10mL 18mol•L^-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）銅和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)廣口瓶中產(chǎn)生白色沉淀，加入足量鹽酸后沉淀幾乎完全溶解．簡(jiǎn)要分析廣口瓶中產(chǎn)生沉淀的主要原因：燒杯中的溶液倒吸入廣口瓶中，與BaCl₂溶液反應(yīng)生成BaSO₃沉淀．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中有銅片剩余．根據(jù)所學(xué)知識(shí)，他們認(rèn)為燒瓶中還有較多的硫酸剩余．選擇合適的試劑，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)方案證明有余酸：取少量余液于試管中，加入足量Fe粉（或Na₂CO₃溶液），有氣體產(chǎn)生證明有余酸．
供選擇的試劑：鐵粉、銀粉、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液
（4）甲同學(xué)設(shè)計(jì)如下方案：測(cè)定產(chǎn)生氣體的量，再計(jì)算余酸的濃度．下列測(cè)定產(chǎn)生氣體的量的實(shí)驗(yàn)方法中，不可行的是abc（填編號(hào)）．
a．將氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)預(yù)先稱(chēng)量、盛有堿石灰的干燥管，反應(yīng)結(jié)束后再次稱(chēng)量
b．將氣體通入硫酸酸化的KMnO₄溶液，再加足量BaCl₂溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥，稱(chēng)量沉淀
c．用排水法測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積
d．用排飽和NaHSO₃的方法測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積
（5）乙同學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)酸堿中和滴定來(lái)測(cè)定余酸的濃度：待燒瓶冷卻至室溫后，將其中的溶液用蒸餾水稀釋至100mL，移取25mL到錐形瓶中，滴加2滴酚酞試液，用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴至終點(diǎn)．平行實(shí)驗(yàn)三次．
①稀釋時(shí)，應(yīng)先往燒杯（填儀器名稱(chēng)）中加入蒸餾水（填“燒瓶中的溶液”或“蒸餾水”）．
②該方法測(cè)得的余酸濃度偏大（填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）．
（6）丙設(shè)計(jì)了測(cè)定余酸濃度的較為簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)方案：取出反應(yīng)后剩余的銅片，進(jìn)行洗滌、干燥、稱(chēng)量．若稱(chēng)得剩余銅片的質(zhì)量為3.2g，反應(yīng)后溶液體積變化忽略不計(jì)，則剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為8mol/L．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水；
（2）二氧化硫不與二氧化硫反應(yīng)，但是二氧化硫容易與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉，若發(fā)生倒吸現(xiàn)象，則亞硫酸鈉與鋇離子反應(yīng)生成亞硫酸鋇沉淀；
（3）證明硫酸有剩余，需要證明反應(yīng)后的溶液中含有大量氫離子，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；
（4）堿石灰能吸收二氧化硫和水；硫酸酸化高錳酸鉀后，影響了二氧化硫的測(cè)定；二氧化硫易溶于水，不能使用排水法測(cè)量氣體體積，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（5）①稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)該將濃硫酸加入蒸餾水中；
②酚酞的變色范圍為8-10，所以滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的pH=8，則加入的氫氧化鈉溶液比剩余溶液中氫離子的物質(zhì)的量大，測(cè)定結(jié)果偏大；
（6）根據(jù)反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)消耗的硫酸的物質(zhì)的量是銅的2倍，據(jù)此可以計(jì)算出消耗的硫酸的濃度及剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，則銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）由于氯化鋇不與二氧化硫反應(yīng)，若生成了白色沉淀，該白色沉淀只能為亞硫酸鋇，說(shuō)明燒杯中的溶液倒吸入廣口瓶中，亞硫酸鈉與BaCl₂溶液反應(yīng)生成BaSO₃沉淀，
故答案為：燒杯中的溶液倒吸入廣口瓶中，與BaCl₂溶液反應(yīng)生成BaSO₃沉淀；
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中有銅片剩余，由于稀硫酸不與銅反應(yīng)，則燒瓶中還有較多的硫酸剩余，證明硫酸有剩余，需要證明反應(yīng)后的溶液中含有大量氫離子，可以用金屬鐵或碳酸鈉溶液檢驗(yàn)，方法為：取少量余液于試管中，加入足量Fe粉（或Na₂CO₃溶液），有氣體產(chǎn)生證明有余酸，
故答案為：取少量余液于試管中，加入足量Fe粉（或Na₂CO₃溶液），有氣體產(chǎn)生證明有余酸；
（4）a．將裝置產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)預(yù)先稱(chēng)量過(guò)盛有堿石灰的干燥管，結(jié)束反應(yīng)后再次稱(chēng)量，由于氣體中含有水蒸氣，堿石灰會(huì)吸收二氧化硫和水蒸氣，稱(chēng)量后計(jì)算不準(zhǔn)確，故a錯(cuò)誤；
b．將氣體通入硫酸酸化的KMnO₄溶液，由于硫酸能夠與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇，干擾了二氧化硫的測(cè)定，所以不能用硫酸酸化高錳酸鉀溶液，故b錯(cuò)誤；
c．二氧化硫易溶于水，測(cè)量出的二氧化硫不準(zhǔn)確，故c錯(cuò)誤；
d．用排飽和NaHSO₃溶液的方法測(cè)出裝置A產(chǎn)生氣體的體積，二氧化硫在飽和NaHSO₃溶液中的溶解度降低，可以用排水量氣方法進(jìn)行二氧化硫的氣體體積測(cè)定，故d正確；
故答案為：abc；
（5）①濃硫酸密度大于水，稀釋時(shí)放出大量熱，所以稀釋時(shí)，應(yīng)先往燒杯中加入蒸餾水，然后再慢慢加入反應(yīng)后燒杯中的溶液，
故答案為：燒杯；蒸餾水；
②用酚酞做指示劑，溶液變色時(shí)的pH=8＞7，則滴定終點(diǎn)時(shí)加入的氫氧化鈉稍過(guò)量，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大，
故答案為：偏大；
（6）反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量為：n（Cu）=$\frac{6.4g-3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，
根據(jù)反應(yīng)Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O可知，反應(yīng)消耗的硫酸的物質(zhì)的量是銅的2倍，則反應(yīng)消耗的硫酸的物質(zhì)的量為：0.05mol×2=0.1mol，
則反應(yīng)消耗的硫酸的濃度為：$\frac{0.1mol}{0.01L}$=10mol/L，
所以反應(yīng)后剩余硫酸的濃度為：18mol/L-10mol/L=8mol/L，
故答案為：8mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則及濃硫酸的性質(zhì)，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．