Question

（15分）某学习小组探究铜跟浓硫酸反应的情况。取6.4g铜片和10mL 18mol·L^－1的浓硫酸放在圆底烧瓶中，按下图所示装置进行实验。

（1）铜和浓硫酸反应的化学方程式为          。

（2）实验结束后，发现广口瓶中产生白色沉淀，加入足量盐酸后沉淀几乎完全溶解。简要分析广口瓶中产生沉淀的主要原因：          。

（3）实验结束后，发现烧瓶中有铜片剩余。根据所学知识，他们认为烧瓶中还有较多的硫酸剩余。选择合适的试剂，设计简单易行的实验方案证明有余酸：                。

供选择的试剂：铁粉、银粉、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液

（4）甲同学设计如下方案：测定产生气体的量，再计算余酸的浓度。下列测定产生气体的量的实验方法中，不可行的是      （填编号）。

a．将气体缓缓通过预先称量、盛有碱石灰的干燥管，反应结束后再次称量

b．将气体通入硫酸酸化的KMnO₄溶液，再加足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀

c．用排水法测定产生气体的体积

d．用排饱和NaHSO₃的方法测定产生气体的体积

（5）乙同学设计通过酸碱中和滴定来测定余酸的浓度：待烧瓶冷却至室温后，将其中的溶液用蒸馏水稀释至100mL，移取25mL到锥形瓶中，滴加2滴酚酞试液，用标准NaOH溶液滴至终点。平行实验三次。

①稀释时，应先往       （填仪器名称）中加入        （填“烧瓶中的溶液”或“蒸馏水”）。

②该方法测得的余酸浓度        （填“偏大”、“偏小”或“准确”）。

（6）丙设计了测定余酸浓度的较为简易的实验方案：取出反应后剩余的铜片，进行洗涤、干燥、称量。若称得剩余铜片的质量为3.2g，反应后溶液体积变化忽略不计，则剩余硫酸的物质的量浓度为____。

Answer

（1）Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O（3分）

（2）烧杯中的溶液倒吸入广口瓶中，与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。（2分）

（3）取少量余液于试管中，加入足量Fe粉（或Na2CO3溶液），有气体产生证明有余酸（2分）

（4）a、b、c （2分。漏选得1分，错选不得分）

（5）①烧杯；蒸馏水（各1分，共2分） ②偏大（2分）（6）8 mol·L－1（2分）

【解析】

试题分析：（1）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O。

（2）白色沉淀能全部这说明产生的白色沉淀是亚硫酸钡，但由于SO2与氯化钡溶液不反应，这说明广口瓶中产生白色沉淀只能是烧杯中的溶液倒吸入广口瓶中，与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。

（3）由于稀硫酸与铁或碳酸钠反应能产生气体，所以证明有余酸的实验操作是取少量余液于试管中，加入足量Fe粉（或Na2CO3溶液），有气体产生证明有余酸。

（4）a．将气体缓缓通过预先称量、盛有碱石灰的干燥管，反应结束后再次称量，由于碱石灰也能吸收水蒸气，因此该方案不正确；b．将气体通入硫酸酸化的KMnO4溶液，再加足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀，但由于加入的稀硫酸也能产生硫酸钡白色沉淀，所以方案不正确；c．SO2易溶于水，不能用排水法测定产生气体的体积，错误；d．SO2难溶在饱和的亚硫酸氢钠溶液中，所以用排饱和NaHSO3的方法测定产生气体的体积是可以的，d正确，答案选abc。

（5）①硫酸的密度大于水，稀释放热，所以稀释时，应先往烧杯中加入蒸馏水。

②由于酚酞的变色范围是8.2～10，即终点时溶液显碱性，氢氧化钠过量，所以用酚酞作指示剂测得的余酸浓度偏大。

（6）若称得剩余铜片的质量为3.2g，这说明参加反应的铜是6.4g—3.2g＝3.2g，物质的量是0.05mol，失去0.1mol电子，所以根据电子得失守恒和原子守恒可知生成的SO2是0.05mol，硫酸铜是0.05mol。原硫酸的物质的量是0.18mol，则剩余硫酸的物质的量＝0.18mol—0.05mol—0.05mol＝0.08mol，所以剩余硫酸的物质的量浓度为0.08mol÷0.01L＝8mol/L。

考点：考查铜与浓硫酸反应实验设计与探究