Question

某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，用如圖所示裝置先進(jìn)行了有關(guān)實驗：

（1）B是用來收集實驗中產(chǎn)生的氣體的裝置，但未將導(dǎo)管畫全，請在圖上把導(dǎo)管補(bǔ)充完整．
（2）實驗中他們?nèi)?.4g 銅片和12mL 18mol?L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余．
①寫出銅跟濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；
②有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為其中原因是

 

；
（3）為定量測定余酸的物質(zhì)的量濃度，該小組學(xué)生進(jìn)行了如下設(shè)計：
先測定銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的SO₂的量，再計算余酸的物質(zhì)的量濃度．他們認(rèn)為測定二氧化硫的量的方法有多種，你認(rèn)為下列實驗方案中可行的是

 

（填寫編號）．
A．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄟ^預(yù)先稱量過的盛有堿石灰的干燥管，結(jié)束反應(yīng)后再次稱量
B．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔坑孟×蛩崴峄�的高錳酸鉀溶液，再加入足量氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
C．用排水法測定裝置A產(chǎn)生氣體的體積（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）
D．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔繗溲趸�鋇溶液，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
E．將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔肯跛崴峄�的硝酸鋇溶液，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
請你對不可行的方案中選出一例進(jìn)行分析：

 

[要求標(biāo)明不可行的方案序號、說出不可行的理由及造成的誤差（偏高或偏低）]．
（4）請你再設(shè)計一種其他可行的實驗方案，來測定余酸的物質(zhì)的量濃度，簡要寫出操作步驟及需要測定的數(shù)據(jù)（不必計算）

 

．

Answer 1

分析：（1）二氧化硫的密度比空氣的大，排空氣法收集時長進(jìn)短處；
（2）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸逐漸成為稀硫酸，而銅與稀硫酸不反應(yīng)；
（3）A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質(zhì)量增大；
B、高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀增大；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少；
D、亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產(chǎn)生固體質(zhì)量增大；
E、二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，通過S元素守恒，通過硫酸鋇的質(zhì)量計算二氧化硫的量；
（4）可利用剩余的稀硫酸與鋅反應(yīng)放出氫氣，通過氫氣的量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答：解：（1）銅與濃硫酸在加熱條件下生成二氧化硫氣體，二氧化硫的密度比空氣的大，排空氣法收集時長進(jìn)短處，
故答案為：；
（2）①銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②銅與濃硫酸在加熱條件下可以發(fā)生反應(yīng)，而銅與稀硫酸不反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸濃度濃度降低，當(dāng)濃硫酸逐漸成為稀硫酸時反應(yīng)停止，
故答案為：隨著反應(yīng)進(jìn)行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應(yīng)；
（3）A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質(zhì)量增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
B、高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應(yīng)生成沉淀增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏高；
D、亞硫酸鋇在空氣中烘干及稱重過程中部分被氧化生成硫酸鋇，產(chǎn)生固體質(zhì)量增大，導(dǎo)致余酸的物質(zhì)的量濃度偏低；
E、二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，通過S元素守恒，通過硫酸鋇的質(zhì)量計算二氧化硫的量；
綜上所述，實驗方案中可行的是E，
故答案為：E；方案序號A，原因：堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質(zhì)量增大，導(dǎo)致結(jié)果：偏低；
（4）Zn和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，因此可向反應(yīng)后溶液中加入足量的鋅粒，收集并測定氫氣的體積，通過氫氣量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度，
故答案為：①取反應(yīng)后溶液，向其中加入足量鋅；②收集并測定氫氣的體積；③通過氫氣量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度．

點評：本題考查濃硫酸與銅的反應(yīng)，側(cè)重于實驗裝置、反應(yīng)原理和實驗設(shè)計的考查，其中誤差分析是難點，試題開放性強(qiáng)，答案不唯一．