Question

11．某化学兴趣小组为测定铜与浓硫酸反应后残余清液中硫酸的溶质质量分数，提出了下列实验方案：
【查阅资料】Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu SO₄+SO₂+2H₂O
【实验设计】甲方案：将残余清液与足量BaCl₂溶液反应，称量生成的BaSO₄质量．
乙方案：将残余清液与足量锌粒反应，测量生成氢气的体积．
【分析交流】
（1）铜与浓硫酸反应中即使铜过量也不能将硫酸完全反应的原因是随着反应的进行，浓硫酸浓度下降变成稀硫酸，而铜与稀硫酸不反应；
（2）甲方案是否可行？不可行（填“可行”或“不可行”），理由是残余清液中的硫酸铜也能和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀；
【实验探究】
（3）小王同学选用图2中的部分实验装置进行了乙方案的实验：

①你认为图1中最简易的装置及其连接顺序是：A→C→D；
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，过一会儿后残余清液
就不能顺利滴入锥形瓶．其原因是反应产生大量气体，使瓶中压强增大；
③某学生想用排水法收集氢气并检验其纯度，应选择图2中的集气装置B（填“A”或“B”）．
（4）小张同学用如图3所示装置进行了乙方案的实验：
①连接仪器，检查此装置气密性．下列能说明装置气密性良好的是A（填序号）；
A．连接仪器后，向水准管中注水，直至左右两边管内形成稳定高度差．
B．向水准管内注水，连接好左侧装置，抬高水准管，左右两边液面始终相平．
②实验中残余清液与锌粒混合后的现象是锌粒逐渐溶解、生成红色固体，溶液逐渐由蓝色变成无色
产生大量气泡，放出热量．
③反应完毕后，每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至体积不变．气体体积逐渐减小的原因是气体在冷却过程中体积逐渐减小
（排除仪器和实验操作的影响因素）．
④若实验中测得残余清液中硫酸的溶质质量分数偏大，下列可能的原因是c．
a．装置漏气
b．读取数据时水准管的水面高于量气管的水面
c．未待冷却就读取量气管读数．

Answer 1

分析 （1）随着反应的不断进行，硫酸的浓度越来越小；
（2）硫酸和反应生成的硫酸铜都能够和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀；
（3）不同的实验装置，功能不同；
气体压强随着气体分子的增多而增大；
（4）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜；
温度越高，气体体积越大，温度越低，气体体积越小；
如果操作不当，会影响实验结果．

解答 解：（1）铜与浓硫酸反应中即使铜过量也不能将硫酸完全反应的原因是：随着反应的进行，浓硫酸浓度下降变成稀硫酸，而铜与稀硫酸不反应．
故填：随着反应的进行，浓硫酸浓度下降变成稀硫酸，而铜与稀硫酸不反应．
（2）甲方案不可行，这是因为残余清液中的硫酸铜也能和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀．
故填：不可行；残余清液中的硫酸铜也能和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀．
（3）①图1中最简易的装置及其连接顺序是A→C→D，A中产生的气体排入C中，C中排入D中的水的体积即为反应生成气体的体积．
故填：A→C→D．
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，过一会儿后残余清液就不能顺利滴入锥形瓶．其原因是反应产生大量气体，使瓶中压强增大．
故填：反应产生大量气体，使瓶中压强增大．
③某学生想用排水法收集氢气并检验其纯度，应选择图2中的集气装置B．
故选：B．
（4）①A．连接仪器后，向水准管中注水，直至左右两边管内形成稳定高度差，说明装置不漏气；
B．向水准管内注水，连接好左侧装置，抬高水准管，左右两边液面始终相平，说明装置漏气．
故选：A．
②实验中残余清液与锌粒混合后，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，和硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，过程中的现象是锌粒逐渐溶解、生成红色固体、溶液逐渐由蓝色变成无色、产生大量气泡，放出热量．
故填：生成红色固体，溶液逐渐由蓝色变成无色．
③反应完毕后，气体体积逐渐减小的原因是气体在冷却过程中体积逐渐减小．
故填：气体在冷却过程中体积逐渐减小．
④a．装置漏气时，会导致收集的气体偏少，从而导致计算出的硫酸的溶质质量分数偏小；
b．读取数据时水准管的水面高于量气管的水面，导致气体体积偏小，从而导致计算出的硫酸的溶质质量分数偏小；
c．未待冷却就读取量气管读数，导致气体体积偏大，从而导致计算出的硫酸的溶质质量分数偏大．
故选：c．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．