Question

2．某课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸反应情况，用如图所示装置进行实验．
已知：①SO₂难溶于饱和亚硫酸氢钠溶液；②SO₂能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应使之褪色（化学方程式为5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄）．
回答下列问题（注：E为止水夹，F为旋塞）：
（1）检查A装置的气密性的方法关闭止水夹E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，证明气密性良好，若水一直滴下，则气密性不好．
（2）装置A中反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）装置D中试管口放置的棉花应蘸有NaOH溶液，其作用是吸收SO₂气体，防止污染．
（4）装置B具有贮存气体的作用．当D处有明显的现象后，关闭旋塞F并移去酒精灯，由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中的现象是集气瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升，B中应放置的液体是b（填字母）．
a．水  b．饱和NaHSO₃溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d．NaOH溶液
（5）该小组学生做了如下实验：取一定质量的铜片和一定体积18.4mol•L^-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中没有铜片剩余．往反应后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，获得沉淀3.495g；产生的气体恰好使200mL 0.01mol•L^-1的酸性高锰酸钾溶液褪色，则实验中取用的硫酸的物质的量为0.02mol．

Answer 1

分析 （1）先关闭止水夹E和分液漏斗旋塞，然后向分液漏斗中加水，再打开分液漏斗旋塞，根据分液漏斗中下端水的变化判断各装置的气密性；
（2）浓硫酸和铜在加热条件下发生反应生成硫酸铜、水和二氧化硫；反应中浓硫酸起到酸性和氧化性的作用；
（3）二氧化硫污染空气，应用氢氧化钠溶液吸收；
（4）装置B的作用是贮存多余的气体，所盛装溶液应避免二氧化硫的溶解和发生化学反应；
（5）生成沉淀为硫酸钡，根据S原子守恒可知反应后剩余的硫酸根离子的物质的量，再根据消耗的高锰酸钾的物质的量计算出二氧化硫的物质的量，然后根据质量守恒可知硫酸的物质的量．

解答 解：（1）检验各装置气密性是否良好的方法为：关闭止水夹E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，证明气密性良好，若水一直滴下，则气密性不好，
故答案为：关闭止水夹E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，证明气密性良好，若水一直滴下，则气密性不好；
（2）浓硫酸和铜在加热条件下发生反应生成硫酸铜、水和二氧化硫，反应的方程式为：Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O，
故答案为：Cu+2 H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O；
（3）二氧化硫污染空气，应该用氢氧化钠溶液吸收，可在棉花上浸有NaOH溶液，故答案为：吸收SO₂气体，防止污染；
（4）二氧化硫易溶于水，可观察到集气瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升，装置B的作用是贮存多余的气体，所盛装溶液应避免二氧化硫的溶解和发生化学反应，则应选择饱和NaHSO₃溶液，
故答案为：集气瓶内液面下降，长颈漏斗内液面上升；b；
（5）往反应后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，获得沉淀3.495g，该沉淀为硫酸钡，其物质的量为：$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol，说明反应后溶液中剩余0.015mol硫酸根离子；200mL 0.01mol•L^-1的酸性高锰酸钾溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：0.010mol/L×0.2L=0.002mol，根据关系式可2KMnO₄～5SO₂知，反应生成的二氧化硫的物质的量为：0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，根据S原子守恒可知浓硫酸中含有硫酸的物质的量为：0.015mol+0.005mol=0.02mol，
故答案为：0.02mol．

点评 本题考查浓硫酸的性质，题目难度中等，试题整合和拓展了教材中的典型实验，侧重基本实验操作能力考查，注意握常见气体的制备、除杂、收集、尾气处理等基本操作方法，熟悉教材中的典型实验装置，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．