题目内容

一位同学欲配制6 mol/L的H2SO4溶液.他找来了三种不同浓度的硫酸:
①240 mL 1 mol/L的硫酸;
②150 mL 25%的硫酸(ρ=1.18 g/mL);
③足量的 18 mol/L的浓硫酸.
另外,他找来了三种规格的容量瓶:250 mL容量瓶;500 mL容量瓶;1000 mL容量瓶.
这位同学希望将①②两种硫酸全部用完,不足部分再由③补充.请通过计算,帮助这位同学确定选用哪种规格的容量瓶,以及需要浓硫酸的体积是多少.
考点:配制一定物质的量浓度的溶液
专题:实验题
分析:根据25%的硫酸(ρ=1.18 g/mL)即为
1000×1.18×25%
98
mol/L=3mol/L,①、②两溶液体积和约为390mL,它们的浓度均小于6mol/L,再加约110mL18 mol/L的浓硫酸,溶质的物质的量为0.24L×1mol/L+0.15L×3mol/L+0.11L×3mol/L=1.02mol,溶液的浓度约为
1.02mol
0.5L
=2.04mol/L,不能得到6mol/L的500ml硫酸,所以只能选用1000 mL容量瓶,然后根据溶液混合后,溶质的物质的量不变来解答.
解答: 解:25%的硫酸(ρ=1.18 g/mL)即为
1000×1.18×25%
98
mol/L=3mol/L,①、②两溶液体积和约为390mL,它们的浓度均小于6mol/L,再加约110mL18 mol/L的浓硫酸,溶质的物质的量为0.24L×1mol/L+0.15L×3mol/L+0.11L×3mol/L=1.02mol,溶液的浓度约为
1.02mol
0.5L
=2.04mol/L,不能得到6mol/L的500ml硫酸,所以只能选用1000 mL容量瓶,则1000 mL配制的6mol/L的H2SO4溶液中含有溶质1L×6 mol/L=6mol,由溶液混合前后溶质的物质的量不变,则需要加入的硫酸的物质的量为6mol-0.24L×1mol/L+0.15L×3mol/L=5.31mol,需要浓硫酸的体积V=
5.31mol
18 mol/L
=0.295L=295mL.
故答案为:1000 mL容量瓶;295mL.
点评:本题考查了配制一定物质的量浓度的配制计算,该题的难点在于容量瓶规格的选择,难度较大.
练习册系列答案
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某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计如下实验探究方案(装置中的固定仪器和酒精灯均未画出).实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品,铜丝被卷成螺旋状,一端浸入浓H2SO4中,另一端露置在液面上方.以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录:

材料一:小组交流摘录
学生1:加热前,无现象发生;加热后,液面下的铜丝变黑,表面产生气泡,有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中,黑色物质是什么?值得探究!
学生2:,我也观察到黑色颗粒状物质,后来逐渐转变为灰白色固体,我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的无水CuSO4
学生3:你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑,而且试管上部内壁有少量淡黄色固体凝聚,会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应,我查资料发现:2Cu+S→Cu2S(黑色).
材料二:探究实验剪辑
实验1:将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑,然后插入稀硫酸中,铜丝重新变得光亮,溶液呈蓝绿色;将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑,然后插入稀硫酸中无变化.
实验2:截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝,插入稀硫酸中无变化;将浓硫酸液面下方变黑的铜丝,插入稀硫酸,黑色变浅了些,溶液呈蓝色.
实验3:将溶液过滤得黑色颗粒状物质,经稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减少.
根据上述材料回答下列问题
(1)A试管上方的长导管的作用是
 
;D、E两支试管中CCl4的作用是
 

(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失.写出淡黄色固体消失的化学反应方程式:
 

(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,并有大量气泡冒出,已知SO2难溶于CCl4中,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀.你的猜想是:
 
.设计实验验证你的猜想
 

(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是
 
.(写化学式)

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