题目内容

例某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示的装置先进行了有关实验：

                                 

⑴B是用来收集实验中产生的装置，但未将导管画全，请将装置图补充完整。

⑵实验中他们取6.4g铜片和12mL 18mol·L－1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。

①请写出铜与浓硫酸反应的化学方程式

②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解？你认为原因是              。

③下列试剂中能够证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是       （填写字母编号）

A．铁粉      B．BaCl2溶液       C．银粉       D．Na2CO3溶液

（3）为了测定余酸的物质的量浓度，甲、乙两位同学进行了如下设计:

①甲同学设计方案是：

先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量,再计算余酸的物质的量浓度,他认为测定SO2的量的方法有很多种,请问下列实验方案中不可行的是      (填写字母编号)

A：将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管,结束反应后再次称量

B：将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀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,称量沉淀

C：用排水法测定装置A产生气体的体积(已折算成标准状况)

D：将装置A产生的气体缓缓通入足量的氢氧化钡溶液(预先除去了溶解O2),反应完全后,过滤、洗涤、干燥,称量沉淀(隔绝空气条件下)

②乙同学设计的方案是：

在反应后的溶液中加蒸馏水稀释至1000mL，取20mL于锥形瓶中，滴加2～3滴甲基橙指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定(已知：Cu(OH)2开始沉淀的pH约为5)，通过测定出消耗NaOH溶液的体积来求余酸的物质的量浓度。假定反应前后烧瓶中溶液体积不变,你认为乙同学设计的实验方案能否求得余酸的物质的量浓度          ,(填能或否)，其理由是                                      。

(4)请你再设计一个可行的实验方案来测定余酸的物质的量浓度。简要写出操作步骤及需要测定的数据，并写出相应的计算式。

（1）略；（2）①Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O；②随着反应的进行，浓硫酸被不断消耗，生成水逐渐增多，浓硫酸逐渐变成稀硫酸，稀硫酸不能与铜反应。③AD（3）①A、B、C；②否。其理由是：水溶液中Cu2+呈蓝色，导致无法通过溶液颜色变化判断滴定终点。

（4）参考方案一：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称量的剩余铜的质量为mg。计算式为：c={[0.216-(6.4-m)÷32]÷0.012}mol/L。

参考方案二：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，然后向溶液中加入足量的BaCl2溶液，过滤出沉淀，洗涤、干燥称量沉淀质量为mg。计算式为：

c=[(2m÷233-0.216)÷0.012]mol/L.

参考方案三：反应结束后,将烧瓶中铜片取出,然后向溶液中加入足量的NaOH溶液,过滤出沉淀,洗涤、干燥后称量沉淀质量为mg.计算式为:

c=[(0.216-m÷49)÷0.012]mol/L


解析:

：本题取之于教材中证明浓硫酸具有强氧化性,并证明产物之一是SO2的实验，在此基础上进行了加工、扩展形成的一道独具特色的研究性试题,符合目前考试趋势和命题方向,通过该题既可以提高学生的发散思维能力、实验设计能力、实验方案检查能力,还可以培养学生严密的科学态度。该设计整体思路是由简单逐渐加深,使学生的思维逐步提高,最后达到高考所要求的能力水平。第一层次：考查气体的收集方法，收集有毒气体时只能在密闭条件下进行，并且用排空气发收集，根据SO2的物理性质可以知道，应用向上排空气法进行收集，并且尾气要用氢氧化钠吸收，按此,可补充完整装置图，但要注意的是可能出现的漏答情况。第二层次：要求写出浓硫酸与铜反应的化学方程式：Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O,本反应中有水生成,浓硫酸不断消耗，因此，硫酸浓度会不断降低，当变成稀硫酸时，铜就不能再继续反应。即稀硫酸不能与铜反应。第三层次：判断检验方案是否正确，该题给出四个检验方案，逐个分析才能得出正确结论，对A方案中没有除去水蒸气，故该方案不可行；B方案中虽然SO2能被氧化成SO42- ：2MnO4—+5SO2+2H2O=Mn2++SO42—+4H+，但酸化时加入的是H2SO4，产生的白色沉淀是由两部分得来，没有办法计算SO2是多少，故该方案也不可行；C方案用滴定方案看起来可行的，但滴定终点需要通过溶液的颜色变化判断，该溶液呈兰色，无法通过颜色变化确定滴定终点，故也不可行；只有D方案在题设条件下是可行的，但操作仍然比较困难。因此，出题者把更好的实验方案留给了学生自己来发挥，即第（4）问，我们可以从测定铜片质量变化、测剩余在反应器中的SO42—、测生成的Cu2+的物质的量等方面进行设计。具体参考答案如下：

练习册系列答案
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能源是人类社会发展的基础，地球上最基本的能源是太阳能，生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能．
（1）在当代人们的生活中，你所知道的利用太阳能辐射加热物体的方式有
地膜、大棚、温室、太阳能热水器等
地膜、大棚、温室、太阳能热水器等
（任举三例）．
（2）在生物质能的利用过程中，可以制得重要的有机物乙醇．某校化学课外兴趣小组的学生为了验证乙醇的分子结构，设计如下实验程序：乙醇的组成元素的确定、分子式的确定、分子结构的确定．
（Ⅰ）他们决定用分析乙醇燃烧的产物来确定乙醇中含有C、H两种元素，简要说明他们的实验操作方法和现象：
①证明含有氢元素的实验操作方法和现象是
用一干燥的小烧杯倒置在乙醇燃烧火焰上方，烧杯内壁有水珠生成
用一干燥的小烧杯倒置在乙醇燃烧火焰上方，烧杯内壁有水珠生成
．
②证明含有碳元素的实验操作方法和现象是
将内壁用澄清石灰水润湿的小烧杯倒置在火焰上方，石灰水变浑浊
将内壁用澄清石灰水润湿的小烧杯倒置在火焰上方，石灰水变浑浊
．
（Ⅱ）用分析燃烧产物来证实乙醇中还含有氧元素时，需要取得一些实验数据，这些数据应该是
乙醇、二氧化碳及水三种物质的质量
乙醇、二氧化碳及水三种物质的质量
．
实验中他们可能会用到下列装置，请你将必需的相关装置的序号按从左到右排出合理的顺序（→表示气体的流向）：
CD或CB
CD或CB
．

（Ⅲ）为确定乙醇的分子式，除（Ⅱ）中需要取得的数据外，你认为还是否需要测定乙醇的相对分子质量呢？
不需要
不需要
．
（Ⅳ）为确定乙醇的分子结构，他们先测定一定量无水乙醇和金属钠反应生成氢气的体积，选用了如下图所示的仪器装置（有的仪器配有双孔橡皮塞）．则

①这些仪器装置的合理的连接顺序是
D
D
接
B
B
接
E
E
接
A
A
接
F
F
接
C
C
（填代表各部分仪器装置的大写字母）．
②由实验证明乙醇的分子结构是CH3CH2OH而不是CH3OCH3的理由是
根据Na与乙醇反应生成的H2的量判断出只有一个H与其他H原子处于不同的特殊位置．从而进一步确定其结构为C2H5OH而非CH3-O-CH3
根据Na与乙醇反应生成的H2的量判断出只有一个H与其他H原子处于不同的特殊位置．从而进一步确定其结构为C2H5OH而非CH3-O-CH3
．
（3）开发新能源以缓解石油等的短缺引起的能源危机是一个重要课题．据报道，某地近年建设了一个年生产工业酒精500万吨的工厂，目的是为了将工业酒精与汽油混合作为汽车燃料而减少汽油的消耗量．已知生产酒精的方法有如下三种（用化学方程式表示）：
方法一：CH2=CH2+H2O
催化剂
△
 CH3CH2OH
方法二：CH3-CH2Br+H2O 
NaOH
△
 CH3CH2OH+HBr
方法三：（C6H10O5）n（淀粉）+n H2O 
淀粉酶
 n C6H12O6（葡萄糖）
C6H12O6（葡萄糖） 
酒化酶
2C2H5OH+2CO2↑
综合地看，你认为这三种方法中，较好的是
A
A
（填字母），理由是
反应原理符合绿色化学的原则，反应物的原子全部转化为期望的最终产物
反应原理符合绿色化学的原则，反应物的原子全部转化为期望的最终产物
．
A．方法一           B．方法二           C．方法三
你认为该工厂生产工业酒精用的是
方法三
方法三
（填“方法一”、“方法二”或“方法三”）而不是另外的两种方法的原因是
乙烯、溴乙烷都是来自于以石油为原料制得的物质，石油是不可再生的，利用它们制成酒精还不如直接利用石油
乙烯、溴乙烷都是来自于以石油为原料制得的物质，石油是不可再生的，利用它们制成酒精还不如直接利用石油
_．
某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用如图所示装置先进行了有关实验：
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（1）B是用来收集实验中产生的气体的装置，但未将导管画全，请在图上把导管补充完整．
（2）实验中他们取6.4g 铜片和12mL 18mol?L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余．
①写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：
 
；
②有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为其中原因是
 
；
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，该小组学生进行了如下设计：
先测定铜与浓硫酸反应产生的SO2的量，再计算余酸的物质的量浓度．他们认为测定二氧化硫的量的方法有多种，你认为下列实验方案中可行的是
 
（填写编号）．
A．将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
B．将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
C．用排水法测定装置A产生气体的体积（已折算成标准状况）
D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
E．将装置A产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
请你对不可行的方案中选出一例进行分析：
 
[要求标明不可行的方案序号、说出不可行的理由及造成的误差（偏高或偏低）]．
（4）请你再设计一种其他可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据（不必计算）
 
．
能源是人类社会发展的基础，地球上最基本的能源是太阳能，生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能．
（1）在当代人们的生活中，你所知道的利用太阳能辐射加热物体的方式有______（任举三例）．
（2）在生物质能的利用过程中，可以制得重要的有机物乙醇．某校化学课外兴趣小组的学生为了验证乙醇的分子结构，设计如下实验程序：乙醇的组成元素的确定、分子式的确定、分子结构的确定．
（Ⅰ）他们决定用分析乙醇燃烧的产物来确定乙醇中含有C、H两种元素，简要说明他们的实验操作方法和现象：
①证明含有氢元素的实验操作方法和现象是______．
②证明含有碳元素的实验操作方法和现象是______．
（Ⅱ）用分析燃烧产物来证实乙醇中还含有氧元素时，需要取得一些实验数据，这些数据应该是______．
实验中他们可能会用到下列装置，请你将必需的相关装置的序号按从左到右排出合理的顺序（→表示气体的流向）：______．

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（Ⅲ）为确定乙醇的分子式，除（Ⅱ）中需要取得的数据外，你认为还是否需要测定乙醇的相对分子质量呢？______．
（Ⅳ）为确定乙醇的分子结构，他们先测定一定量无水乙醇和金属钠反应生成氢气的体积，选用了如下图所示的仪器装置（有的仪器配有双孔橡皮塞）．则

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①这些仪器装置的合理的连接顺序是______接______接______接______接______接______（填代表各部分仪器装置的大写字母）．
②由实验证明乙醇的分子结构是CH3CH2OH而不是CH3OCH3的理由是
______．
（3）开发新能源以缓解石油等的短缺引起的能源危机是一个重要课题．据报道，某地近年建设了一个年生产工业酒精500万吨的工厂，目的是为了将工业酒精与汽油混合作为汽车燃料而减少汽油的消耗量．已知生产酒精的方法有如下三种（用化学方程式表示）：
方法一：CH2=CH2+H2O
催化剂
△
 CH3CH2OH
方法二：CH3-CH2Br+H2O 
NaOH
△
 CH3CH2OH+HBr
方法三：（C6H10O5）n（淀粉）+n H2O 
淀粉酶
 n C6H12O6（葡萄糖）
C6H12O6（葡萄糖） 
酒化酶
2C2H5OH+2CO2↑
综合地看，你认为这三种方法中，较好的是______（填字母），理由是______．
A．方法一           B．方法二           C．方法三
你认为该工厂生产工业酒精用的是______（填“方法一”、“方法二”或“方法三”）而不是另外的两种方法的原因是_______．
能源是人类社会发展的基础，地球上最基本的能源是太阳能，生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，化石燃料蕴藏的能量也来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能．
（1）在当代人们的生活中，你所知道的利用太阳能辐射加热物体的方式有______（任举三例）．
（2）在生物质能的利用过程中，可以制得重要的有机物乙醇．某校化学课外兴趣小组的学生为了验证乙醇的分子结构，设计如下实验程序：乙醇的组成元素的确定、分子式的确定、分子结构的确定．
（Ⅰ）他们决定用分析乙醇燃烧的产物来确定乙醇中含有C、H两种元素，简要说明他们的实验操作方法和现象：
①证明含有氢元素的实验操作方法和现象是______．
②证明含有碳元素的实验操作方法和现象是______．
（Ⅱ）用分析燃烧产物来证实乙醇中还含有氧元素时，需要取得一些实验数据，这些数据应该是______．
实验中他们可能会用到下列装置，请你将必需的相关装置的序号按从左到右排出合理的顺序（→表示气体的流向）：______．

（Ⅲ）为确定乙醇的分子式，除（Ⅱ）中需要取得的数据外，你认为还是否需要测定乙醇的相对分子质量呢？______．
（Ⅳ）为确定乙醇的分子结构，他们先测定一定量无水乙醇和金属钠反应生成氢气的体积，选用了如下图所示的仪器装置（有的仪器配有双孔橡皮塞）．则

①这些仪器装置的合理的连接顺序是______接______接______接______接______接______（填代表各部分仪器装置的大写字母）．
②由实验证明乙醇的分子结构是CH3CH2OH而不是CH3OCH3的理由是
______．
（3）开发新能源以缓解石油等的短缺引起的能源危机是一个重要课题．据报道，某地近年建设了一个年生产工业酒精500万吨的工厂，目的是为了将工业酒精与汽油混合作为汽车燃料而减少汽油的消耗量．已知生产酒精的方法有如下三种（用化学方程式表示）：
方法一：CH2=CH2+H2O CH3CH2OH
方法二：CH3-CH2Br+H2O  CH3CH2OH+HBr
方法三：（C6H10O5）n（淀粉）+n H2O  n C6H12O6（葡萄糖）
C6H12O6（葡萄糖） 2C2H5OH+2CO2↑
综合地看，你认为这三种方法中，较好的是______（填字母），理由是______．
A．方法一           B．方法二           C．方法三
你认为该工厂生产工业酒精用的是______（填“方法一”、“方法二”或“方法三”）而不是另外的两种方法的原因是_______．

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