Question

2．某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用如图所示装置进行了有关实验：

（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，请直接在原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请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H₂SO_4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑
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：随着反应进行，硫酸被消耗，且产物有水生成，所以浓硫酸变成稀硫酸，反应会停止．
③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是：AD（填写字母编号）．
A．铁粉       B．氯化钡溶液         C．银粉          D．碳酸氢钠溶液
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，某位同学进行了如下设计：
先测定铜与浓硫酸反应产生SO₂的量，再计算余酸的物质的量浓度．他认为测定SO₂的量的方法有多种，请问下列实验方案中可行的是E（填写字母编号）．其中计算结果余酸物质的量浓度比实际偏高的是C（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（已知：硝酸具有强氧化性）
若A项不可行，请写出改进的方法：A产生的气体先经浓硫酸干燥，后用碱石灰吸收（若A项可行则该空写“不用改进”）

Answer 1

分析 （1）依据实验产生的气体是二氧化硫与空气的轻重比较分析，确定收集实验中产生的气体的装置中导气管的位置，收集气体时，导管长进短出；
（2）①根据铜是金属具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，反应必须加热才能反应，注意书写化学方程式时的反应条件和浓字的书写；
②从浓硫酸随着反应进行浓度变稀，铜不和稀硫酸发生反应分析；
③根据反应后必有硫酸铜产生，所以要证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，只有证明氢离子，从能够与氢离子反应并且有明显现象的来分析；
（3）A．碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大；
B．高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应生成沉淀增大；
C．二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少；
D．亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大；
E．二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，生成硫酸钡沉淀，通过S元素守恒，通过硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；
A项不可行改进的方法：A产生的气体先经浓硫酸干燥，后用碱石灰吸收．

解答 解：（1）铜跟浓硫酸反应生成了二氧化硫气体，二氧化硫比空气重，可以用向上排气法收集，所以装置中的导气管应长进短出，装置图为，
故答案为：
（2）①铜跟浓硫酸反应的化学方程式注意加热条件，书写的化学方程式为：Cu+2H₂SO_4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
故答案为：Cu+2H₂SO_4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
②6.4g铜片和12ml 18mol•L^-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，依据化学反应方程式的定量关系可知，0.1mol铜与含2.16mol硫酸的浓硫酸反应，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，说明一定剩余酸，这是因为浓硫酸随着反应进行，硫酸被消耗，且产物有水生成，浓度变小成为稀硫酸，不再和铜发生反应，所以有一定量的余酸但未能使用铜片完全溶解；
故答案为：随着反应进行，硫酸被消耗，且产物有水生成，所以浓硫酸变成稀硫酸，反应会停止；
③根据反应后必有硫酸铜产生，所以要证明反应结束后的烧瓶中确有余酸，只有证明氢离子，
A．铁粉与氢离子反应产生气泡，故A正确；
B．BaCl₂溶液只能与硫酸根产生沉淀，故B错误；
C．银粉不反应，无现象，故C错误；
D．NaHCO₃溶液与氢离子反应产生气泡，故D正确；
故选：AD；
（3）A．碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
B．高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应生成沉淀增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
C．二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少，导致余酸的物质的量浓度偏高；
D．亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
E．二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，生成硫酸钡沉淀，通过S元素守恒，通过硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；
综上所述，实验方案中可行的是E．其中计算结果余酸物质的量浓度比实际偏高的是C，
A项不可行，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，会使结果产生误差，应先将气体通入浓硫酸干燥后，再用碱石灰吸收气体，
故答案为：E；C；A产生的气体先经浓硫酸干燥，后用碱石灰吸收．

点评 本题考查了浓硫酸的性质应用，反应产物的验证、测定方法的设定和判断，关键是产物中的二氧化硫的性质应用和含量测定，题目难度中等．