题目内容

某化学课外兴趣小组探究铜与浓硫酸的反应情况及某些产物的性质。
(Ⅰ)甲、乙两同学进行了下列实验:取一定量的铜片和20 mL 18 mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直至反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余,同时根据所学的知识认为还有较多硫酸剩余。
(1)铜与浓硫酸反应的化学方程式是:                                
可以证明有余酸的实验方案是_            (填字母)。
a.再加入适量NaNO3固体B.再滴入BaCl2溶液 C.再加入银 D.再滴入Na2CO3溶液
(2)甲同学设计求余酸浓度的实验方案是测定产生气体的量。下列方案中不可行的是          (填字母)。
a.将产生的气体缓缓通过预先称量的盛有碱石灰的干燥管,反应结束后再次称量
b.将产生的气体缓缓通入酸性高锰酸钾溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
c.用排水法测定其产生气体的体积(折算成标准状况)
d.用排饱和NaHSO3溶液的方法测出其产生气体的体积(折算成标准状况)
(3)乙同学设计测定余酸浓度的实验方案是:测定反应后的混合液中Cu2+的量。在反应后的溶液中加入足量Na2S溶液,充分反应后,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为W g,测得反应后溶液的体积为V mL。则剩余硫酸的物质的量浓度为              mol/L(用含W、V的代数式表示)。
(Ⅱ)丙同学探究SO2与BaCl2溶液能否反应生成白色BaSO3沉淀。
丙同学先将产生的气体通过盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶,再缓缓通入BaCl2溶液中,观察到有少量白色沉淀生成,检验白色沉淀,发现沉淀全部不溶于稀盐酸,该沉淀的生成表明SO2具有          性。用一个离子方程式解释生成此沉淀的原因                                             。

(Ⅰ) (1) Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O(2分)  ad  (2) abc(2分)(3)  
(Ⅱ) 还原(2分)    2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+(2分)

解析试题分析:(Ⅰ)(1)铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为:
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O;因反应后有硫酸铜生成,证明有余酸应检验混合液中含有氢离子,a.若有余酸,再加入适量NaNO3固体可发生反应:3Cu + 2NO3- + 8H+ =  3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O,剩余的铜溶解,有气体生成,在试管口变红棕色,可以证明; b.滴入BaCl2溶液,与氢离子不反应,不能证明; C.再加入银 ,与氢离子不反应,不能证明;D.再滴入Na2CO3溶液,与氢离子反应有无色气体生成,可以证明;选ad;(2)甲同学设计求余酸浓度的实验方案是测定产生气体的量。a.产生的气体中含有水蒸气也能被碱石灰吸收,会产生误差,不可行;b.酸性高锰酸钾溶液是用硫酸酸化的,产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液,再加入足量BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀,沉淀的量偏大,不可行;c.二氧化硫易溶于水,用排水法测定其产生气体的体积,不可行;d.二氧化硫不溶于饱和NaHSO3溶液,用排饱和NaHSO3溶液的方法测出其产生气体的体积(折算成标准状况),可行;选abc;(3)乙同学设计测定余酸浓度的实验方案涉及反应为:
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,Cu2+ + S2-=  CuS↓,根据化学方程式的硫化铜与参加反应的硫酸的关系式:CuS——2H2SO4,则参加反应的硫酸的物质的量为W /48mol,剩余硫酸的物质的量为(0.36—W /48)mol,物质的量浓度为mol/L。
(Ⅱ) 丙同学先将产生的气体通过盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶,再缓缓通入BaCl2溶液中,观察到有少量白色沉淀生成,检验白色沉淀,发现沉淀全部不溶于稀盐酸,则该沉淀为硫酸钡,产生该沉淀的原因为2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+,SO2表现还原性。
考点:考查实验方案的设计与评价、化学方程式书写和化学计算。

练习册系列答案
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工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。某兴趣小组的同学发现:将一定量的生铁与浓硫酸加热时,观察到固体完全溶解,并产生大量气体。实验室现有下列试剂: 0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液、0.10 mol/L KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸馏水。请你协助他们探究所得溶液和气体的成分。
【提出猜想】
Ⅰ.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2+和Fe3+中的一种或两种;
Ⅱ.所得气体中肯定含有             气体。
【实验探究】

 
实验操作
预期现象
结 论
验证猜想Ⅰ
步骤①:取少量0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液中
               
             
步骤②:                  
                
含有Fe3+
验证猜想Ⅱ
将所得气体通入如下装置
               
含有两种或以上气体

【问题讨论】
(1)有同学提出:若另外选用KSCN溶液,则仅利用KSCN和新制氯水两种溶液即可完成猜想Ⅰ的所有探究,试问是否可行,并说明原因:                                  。
(2)有同学提出:试管中气体可能是H2和Q气体,为此重新设计了实验装置如下图(图中夹持仪器省略)。

①Q产生的原因是                                    (用化学方程式表示)。
②为确认Q的存在,则M中盛放的试剂为            ,并将装置M添加于      (选填序号)。
a.A之前      b.A-B间       c.B-C间       d.C-D间
③装置图中D、E、F组合的作用是                            。

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:Mg(NO2)2 、NO2、O2    乙:MgO、NO2 、O2     丙:Mg3N2、O2     丁:MgO、NO2 、N2
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是                          。
查阅资料得知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

(2)实验过程
①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E 中有气泡连续放出,表明                             。
②称取Mg(NO3)2固体3 . 79 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目是                   ;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先                        ,然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A 中有红棕色气体出现,C、D 中未见明显变化。
④待样品完全分解,A 装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1 . 0g
⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想           是正确的。
②根据D 中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:                    (填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是                 。(用化学方程式表示)
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步研究。

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