题目内容

4．某同学为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用如图所示装置进行了有关实验．
（1）B是用来收集实验中生成的气体的装置，但未将导管画全，请在答题卷上把导管补充完整．
（2）请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式2H2SO4（浓）+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2H2O+2SO2↑．
（3）实验中D中的现象紫色石蕊试液变红．
（4）实验中，该同学取6.4g铜片和12mL 18mol•L-1 H2SO4溶液放在圆底烧瓶中共热，直到反应停止，最后发现烧瓶中还有铜片剩余；该同学根据所学的化学知识判断还会有一定量H2SO4的剩余，下列药品中能够用来验证反应停止后的烧瓶中确有剩余的H2SO4的是bd填字母编号）．
a．BaCl2溶液    b．Ba（NO3）2溶液     c．银粉     d．Na2CO3粉末
（5）若将16g铜与50mL H2SO4物质的量浓度为一定值的浓硫酸反应，铜完全溶解．请回答：
①反应中产生的气体在标准状况下的体积为5.6L．
②该反应中被还原的H2SO4的物质的量为0.25mol．
③待产生的气体全部释放后，向溶液中滴加V mL a mol•L-1 NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，则原浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度=（aV×10-2+5）mol•L-1．

分析 （1）铜与浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，二氧化硫的密度大于空气，收集时应该进气管长出气管短，据此画出收集装置；
（2）铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，据此写出反应的化学方程式；
（3）二氧化硫为酸性氧化物，其水溶液显示酸性，能够使紫色石蕊试液变红；
（4）检验稀硫酸的存在，只需检验反应后的溶液中存在氢离子的即可，注意硝酸钡中含有硝酸根离子，硝酸根离子在酸性条件下能够氧化铜；
（5）①根据n=$\frac{m}{M}$计算出铜的物质的量，再根据反应计算出标况下二氧化硫的物质的量，再计算出标况下二氧化硫的体积；
②铜与浓硫酸的反应中，浓硫酸为氧化剂，反应中被氧化成二氧化硫，则二氧化硫的物质的量即为被还原的硫酸的物质的量；
③铜离子反应生成氢氧化铜时，剩余的硫酸根离子完全转化成硫酸钠，根据氢氧化钠的物质的量计算出剩余硫酸根离子的物质的量，原50mL浓硫酸中含有的硫酸的物质的量为二氧化硫的物质的量与剩余硫酸根离子的之和，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出浓度．

解答 解：（1）B是用来收集实验中生成的气体的装置，该气体为二氧化硫，由于二氧化硫的密度大于空气，收集时应该进气管长出气管短，所以收集二氧化硫的装置图为：，故答案为：；
（2）铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和水，反应的离子方程式为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
（3）二氧化硫溶于水生成亚硫酸，亚硫酸为弱酸，能够电离出氢离子，是溶液显示酸性，所以试管D中的紫色石蕊试液会变红，
故答案为：紫色石蕊试液变红；
（4）稀硫酸是强电解质硫酸的稀溶液，电离出氢离子和硫酸根离子，所以为证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，需检验氢离子，
a．由于BaCl2溶液和硫酸根离子反应生成沉淀，无酸剩余时，溶液中存在硫酸根离子，无法证明氢离子存在，不能检验，故a错误；
b．硝酸根离子在酸性条件下能够氧化铜，若加入Ba（NO3）2溶液后，铜片继续溶解且产生气体，说明反应后溶液中含有氢离子，则证明硫酸有剩余，故b正确；
c．金属银活泼性在氢之后，不能够与稀硫酸反应，无法检验，故c错误；
d．Na2CO3溶液电离出的碳酸根离子和氢离子反应生成二氧化碳和水，所以能检验，故d正确；
故答案为：bd；
（5）①16g铜的物质的量为：$\frac{16g}{64g/mol}$=0.25mol，铜完全反应，根据反应Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O可知，0.25mol铜完全反应会生成0.25mol二氧化硫，标况下0.25mol二氧化硫的体积为：22.4L/mol×0.25mol=5.6L，
故答案为：5.6；
②根据化合价变化可知，该反应中浓硫酸被还原生成二氧化硫，二氧化硫的物质的量与被还原的硫酸的物质的量相等，则被还原的H2SO4的物质的量为0.25mol，
故答案为：0.25；
③V mL a mol•L-1 NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为：amol/L×0.001VL=0.001aVmol，
铜离子完全沉淀时，反应后溶质为硫酸钠，则反应后溶液中剩余硫酸根离子的物质的量为：$\frac{1}{2}$×0.001aVmol=0.0005aVmol，
则原50mL浓硫酸中含有硫酸的物质的量为：0.0005aVmol+0.25mol，
所以原浓硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.0005aVmol+0.25mol}{0.05L}$=（aV×10-2+5）mol/L，
故答案为：（aV×10-2+5）．

点评 本题考查了浓硫酸的性质、化学方程式的计算，题目难度中等，注意掌握铜与浓硫酸的反应原理，明确物质的量在化学方程式的计算中的应用，试题侧重考查学生的分析能力及化学实验、化学计算能力．

练习册系列答案
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（1）高锰酸钾溶液应配成中性溶液并保存在棕色试剂瓶中（填保存的注意事项）；酸性条件下高锰酸钾溶液分解的离子方程式4MnO4-+4H+═4MnO2↓+3O2↑+2H2O．
（2）请配平高锰酸钾溶液与草酸钠Na2C2O4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：MnO4-+C2O42-+H+--Mn2++CO2↑+8H2O
（3）某学习小组为了探究高锰酸钾溶液和草酸钠溶液的反应过程，将高锰酸钾溶液逐滴地滴入一定体积的酸性草酸钠溶液中（温度相同，并不断振荡时），记录的现象如表：

滴入高锰酸钾溶液的次序（每滴溶液的体积相同）		高锰酸钾溶液紫色褪去的时间
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褪色后再滴入第2滴15s
褪色后再滴入第3滴3s
褪色后再滴入第4滴1s
请分析高锰酸钾溶液褪色时间变化的原因反应生成的Mn2+对反应有催化作用，且c（Mn2+）浓度大催化效果更好．
（4）该学习小组在获取了上述经验和结论以后，用稳定的物质草酸钠Na2C2O4（相对分子质量134.0）来标定高锰酸钾溶液的浓度．他们准确称取1.340g纯净的草酸钠配成250mL溶液，每次准确量取25.00mL溶液酸化后用KMnO4溶液滴定．
①高锰酸钾溶液应装在丙（填如图中的仪器编号）．
②为了防止高锰酸钾在酸性条件下分解而造成误差，滴定时应注意的是逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加．
③若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测KMnO4浓度偏低的是A．
A．未润洗盛放KMnO4的滴定管
B．滴定前尖嘴部分无气泡，滴定终点时出现气泡
C．定容时，俯视刻度线
D．锥形瓶用水洗之后未用待测液润洗
④当溶液呈微红色且半分钟内不褪色，消耗KMnO4溶液20.00mL（多次测定的平均值），则KMnO4溶液的浓度为0.02mol/L．（附原子相对质量K=39  Mn=55  O=16   Na=23  C=12）
16．短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下图所示，已知X的最低负价与Y的最高正价代数和为零，下列说法正确的是（　　）
     X
 Y  Z W 
A．X分别与Y、Z形成的化合物中化学键类型相同
B．Z的最高价氧化物的对应水化物酸性比W的强
C．X的简单气态氢化物的稳定性比W的强
D．原子半径的大小顺序：r（Y）＞r（Z）＞r（W）＞r（X）
13．25℃时，下列叙述正确的是（　　）
A．NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至pH=7，则c（Na+）=2c（SO42-）
B．0.1 mol•L-1CH3COOH溶液与0.1 mol•L-1CH3COONa等体积混合pH＜7，则c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（CH3COOH）＞c（H+）＞c（OH-）
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D．KNO3溶液和CH3COONH4溶液pH均为7，则两溶液中水的电离程度相同
14．已知A，B、C，D、E是短期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A．E的单质在常温下呈气态．元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料．下列说法正确的是（　　）
A．元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态
B．一定条件下，元素C，D的最高氧化物对应的水化物之问能发生反应
C．工业上常用电解法制备元素A、C、D的单质
D．化合物AE与CE含有相同类型的化学键

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