Question

（19分）某化學(xué)課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

 

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）B是用收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請(qǐng)將裝置圖補(bǔ)充完整。

（2）實(shí)驗(yàn)中他們?nèi)?.4g銅片和12mL18mol·L-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)停止，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組中的同學(xué)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。

①寫出銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________；

實(shí)驗(yàn)中若有m g銅參加了反應(yīng)，則有______mol硫酸被還原，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為___。

②下列試劑中，能證明反應(yīng)停止后燒瓶中有硫酸剩余的是__________（填寫字母編號(hào)）。

A．硫酸鈉溶液 B．氯化鋇溶液 C．銀粉 D．碳酸鈉溶液

③為什么有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解？你認(rèn)為的原因是

__________________________________________________________________。

（3）為了測(cè)定消耗硫酸的物質(zhì)的量，該興趣小組設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^(guò)已稱量過(guò)的裝有堿石灰的干燥管，反應(yīng)停止后再次稱量，兩次質(zhì)量差即是吸收的二氧化硫。

方案二：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔康挠昧蛩崴峄�的高錳酸鉀溶液，再加入足量的氯化鋇溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥，稱得沉淀的質(zhì)量即是二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量。

實(shí)際上，方案一、二均不可取。

方案一產(chǎn)生的氣體中含有 ，使干燥管增重偏大；也可能由于

，使干燥管增重偏小。

方案二：由于 與氯化鋇溶液反應(yīng)，使測(cè)定消耗硫酸的物質(zhì)的量結(jié)果偏大。

Answer 1

（1）補(bǔ)進(jìn)氣管伸入集氣瓶底（圖略）(2分)

（2）① Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O(3分)， m/64 (2分)， m/32NA(2分)

②D(2分) ③稀硫酸不與銅反應(yīng)(2分)

（3）水蒸氣(2分)， 燒瓶中的二氧化硫不能完全排出(2分) 高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸(2分)

【解析】

試題分析：（1）B是用收集實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請(qǐng)將裝置圖補(bǔ)充完整，本題需要對(duì)反應(yīng)生成的氣體SO2的物理性質(zhì)特別了解，尤其是其密度大于空氣，收集該氣體應(yīng)該選擇的向上排空集氣法，故進(jìn)氣方式在集氣瓶“正放”時(shí)應(yīng)該是“長(zhǎng)進(jìn)短出”，答案應(yīng)該是補(bǔ)左側(cè)進(jìn)氣管伸入集氣瓶底；（2）要求寫出銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，這個(gè)是課本的基本方程式，Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O，此反應(yīng)是一個(gè)部分氧化還原反應(yīng)，Cu與濃H2SO4反應(yīng)為1︰2，但是只有50%的硫酸鋇還原，故m/64 mol銅參加了反應(yīng)，反應(yīng)的硫酸為m/32mol，則有m/32mol×50%=m/64 mol硫酸被還原；轉(zhuǎn)移的電子數(shù)取決于Cu，即為m/64 mol×2= m/32NA；要證明反應(yīng)停止后燒瓶中有硫酸剩余，有硫酸銅電離出硫酸根，證明H+離子存在成為了證明硫酸存在的有效證據(jù)，碳酸鈉溶液遇到硫酸會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，有明顯的現(xiàn)象，故選擇D選項(xiàng)；有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解的原因是稀硫酸沒有強(qiáng)氧化性，不能與活潑性差的Cu反應(yīng)；（3）為了測(cè)定消耗硫酸的物質(zhì)的量，方案一沒有對(duì)產(chǎn)生在水環(huán)境中的二氧化硫中的水蒸氣處理，這樣會(huì)使使干燥管增重偏大，或者整個(gè)反應(yīng)裝置產(chǎn)生的二氧化硫也會(huì)殘存在裝置不能全部排出，使干燥管增重偏小；方案二中氧化二氧化硫的高錳酸鉀是用硫酸酸化，故通過(guò)測(cè)量二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量會(huì)混雜高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸生成的一部分硫酸鋇，導(dǎo)致測(cè)定的硫酸的物質(zhì)的量結(jié)果偏大

考點(diǎn)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象分析 濃硫酸的特性 銅與與濃硫酸的反應(yīng) 化學(xué)計(jì)算

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生的基本“實(shí)驗(yàn)技能”和基本的“化學(xué)計(jì)算”，首先同學(xué)們要非常熟悉濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)的差異，尤其是濃硫酸的“三強(qiáng)兩高”，即強(qiáng)吸水、強(qiáng)脫水、強(qiáng)氧化性和高沸點(diǎn)、高密度。本題除了濃硫酸的強(qiáng)氧化性這一顯著特征外，還考察學(xué)生具體分析實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的能力，如探究測(cè)定消耗硫酸的物質(zhì)的量的思想值得同學(xué)們深思。