题目内容

某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用如图所示的装置进行实验：
请回答下列问题：
（1）实验中他们取6.4g铜片和12mL 18mol/L浓硫酸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，该小组中的同学认为还有一定量的硫酸剩余．
①下列试剂中，能证明反应停止后烧瓶中有硫酸剩余的是（填写字母编号）．
A．硫酸钠溶液B．氯化钡溶液C．银粉D．碳酸钠溶液
②实验中若有m g铜参加了反应，则有 mol H₂SO₄被还原．
③实验中氢氧化钠溶液的作用是．
（2）为了测定剩余硫酸的物质的量浓度，该兴趣小组设计了三种实验方案：
方案1：将装置A产生的气体缓缓通过已称量过的装有碱石灰的干燥管，反应停止后再次称量，两次质量差即是吸收的二氧化硫的质量．
方案2：将装置A产生的气体缓缓通入足量的用硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥，称得沉淀的质量即是二氧化硫转化为硫酸钡沉淀的质量．
方案3：当铜和浓硫酸的反应结束后，在装置A中加入足量的锌粉，用排水法测得产生氢气的体积为V L（已换算为标准状况）．
实际上，以上方案1、2均不可取，请你说出原因？
方案1：．
方案2：．
方案3：写出剩余硫酸的物质的量浓度的计算式（假设反应后溶液的体积仍为12mL）．

解：（1）①A．硫酸钠溶液与硫酸不反应，不能证明是否硫酸有剩余，故A错误；
B．氯化钡溶液与硫酸铜、硫酸都能反应生成硫酸钡沉淀，不能证明是否硫酸有剩余，故B错误；
C．银粉硫酸不反应，不能证明是否硫酸有剩余，故C错误；
D．碳酸钠溶液与硫酸反应有气体生成，与硫酸铜反应生成沉淀，可以证明硫酸有剩余，故D正确；
故选D；
②令被还原的硫酸的物质的量为nmol，反应中S元素由+6价降低为+4价，Cu元素化合价由0价升高为+2，根据电子转移守恒有：nmol×（6-4）= $\text{[math]}$ ×（2-0），解得n= $\text{[math]}$ mol；
故答案为： $\text{[math]}$ ；
③反应后的尾气中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，直接排放都空气中会污染空气，氢氧化钠溶液的作用是：吸收反应产生的SO₂，防止污染空气；
故答案为：吸收反应产生的SO₂，防止污染空气；
（2）方案一：产生的气体中含有水蒸气，干燥管的质量差不只是二氧化硫是质量，且烧瓶内的二氧化硫不能完全排出，导致测定二氧化硫的质量偏小，测定剩余硫酸的浓度偏大；
故答案为：产生的气体中含有水蒸气，干燥管的质量差不只是二氧化硫是质量，且烧瓶内的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸钡一部分是高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸与氯化钡反应而产生，导致测定二氧化硫的质量偏大，测定剩余硫酸的浓度偏小；
故答案为：沉淀硫酸钡的质量一部分是高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸与氯化钡反应而产生；
方案三：生成氢气的物质的量为 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ mol，根据氢元素守恒可知剩余硫酸的物质的量n（H₂SO₄）=n（H₂）= $\text{[math]}$ mol，剩余硫酸的物质的量浓度为 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ mol/L；
故答案为： $\text{[math]}$ mol/L．
分析：（1）①反应后溶液中含有硫酸铜、硫酸，结合与各选项中试剂反应现象进行判断；
②根据电子转移守恒计算被还原的硫酸的物质的量，反应中S元素由+6价降低为+4价；
③反应后的尾气中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，污染空气；
（2）方案一：产生的气体中含有水蒸气，干燥管的质量差不只是二氧化硫是质量，且烧瓶内的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸钡一部分是高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸与氯化钡反应而产生；
方案三：根据氢气的体积计算剩余的硫酸的物质的量，再结合c= $\text{[math]}$ 计算．
点评：考查物质组成的测定、对实验方案的理解评价、硫的化合物性质等，难度中等，理解原理是解题的关键，注意基础知识的掌握．

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