Question

3．某化学探究小组为探究能与碳反应的浓硫酸的最低浓度，设计了如图实验装置进行实验．
请回答下列问题：
（1）根据图中所示组装实验装置，在加人试剂前需进行的操作是检验装置气密性．
（2）向圆底烧瓶中加人20mL 18mol•L^-1硫酸和足量炭粉并加热，烧瓶中发生反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（3）烧杯中盛有足量Na0H溶液，它吸收的物质是CO₂、SO₂（填化学式）；利用倒扣漏斗而不是将导管直接插入溶液，是为了防倒吸．
（4）待烧瓶中反应基本结束，撤去酒精灯，利用余热使反应完全．然后从活塞a处通人足量空气，目的是SO₂气体全部进入烧杯中．该实验装置中使用长导管的目的是冷凝回流．
（5）将充分反应后的烧杯取下，向其中加人足量Ba（0H）₂溶液和稀硝酸．再经过滤、洗涤、干燥后称得硫酸钡的质量为27.96g，则能与碳反应的硫酸的浓度最低是6mol/L．

Answer 1

分析 有活塞或连接仪器的装置实验前必须检验装置气密性，加热条件下碳和浓硫酸发生C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，因二氧化硫、二氧化碳与氢氧化钠反应，为防止倒吸，吸收装置利用倒扣漏斗而不是将导管直接插入溶液，装置中长导气管兼起导气冷凝的作用，使水蒸气冷凝回流，起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用，以此解答该题．

解答 解：（1）实验装置是制备二氧化硫气体的发生装置，在实验前需要检验装置气密性，防止装置漏气影响实验，故答案为：检验装置气密性；
（2）加热条件下碳和浓硫酸发生C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）反应生成二氧化碳、二氧化硫，可与氢氧化钠溶液反应而被吸收，利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中是防止液体倒吸，故答案为：CO₂、SO₂；防倒吸；
（4）由导管a通入足量的空气，以确保烧瓶中的SO₂气体全部进入烧杯中，装置中长导气管兼起导气冷凝的作用，使水蒸气冷凝回流，起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用，
故答案为：SO₂气体全部进入烧杯中；冷凝回流；
（5）加入硝酸把亚硫酸钠氧化为硫酸钠，加入氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，通过过滤、洗涤、干燥得到沉淀，称量固体的质量为27.96g为硫酸钡沉淀，物质的量=$\frac{27.96g}{233g/mol}$=0.12mol，依据硫元素守恒，被氧化的硫酸为0.12mol，依据化学方程式可知，C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，反应的硫酸物质的量为0.24mol，剩余硫酸物质的量=18mol/L×0.020L-0.24mol=0.12mol，需要的最低浓度=$\frac{0.12mool}{0.02L}$=6mol/L，
故答案为：过滤、洗涤、干燥；6mol/L．

点评 本题以浓硫酸和Cu的反应为载体考查性质实验方案设计，为高频考点，涉及基本计算、基本操作、氧化还原反应等知识点，明确实验基本操作、物质性质是解本题关键，注意实验的评价，难点是（5）题分析解答．