Question

某化学兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用下图所示装置进行有关实验。请回答：

（1）装置A中发生反应的化学方程式为_______________。 

（2）装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体，这种液体是_________。（填酸液或碱液） 

（3）装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中长颈漏斗内液面上升，广口瓶内液面下降，则B中应放置的液体是(填字母)___。 

a.水         b.酸性KMnO₄溶液        c.浓溴水        d.饱和NaHSO₃溶液

（4）实验中，取一定质量的铜片和V L 18 mol·L^－1硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。

①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是_____________。 

②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是__(填字母)。 

a.铁粉            b.BaCl₂溶液        c.银粉    d.Na₂CO₃溶液

③实验结束时测得铜减少了3.2 g，则被还原的硫酸的物质的量为_____mol；转移的电子为_____mol；反应后溶液中硫酸根离子的物质的量浓度为_________mol·L^－1。（反应后溶液的体积为V L）

Answer

Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 碱液 d 随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，而铜不能与稀硫酸反应 ad 0.05 0.1 (18V-0.05)/V

【解析】（1）铜跟浓硫酸反应，铜具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，反应必须加热才能发生，书写化学方程式时注意“浓”字，反应的化学方程式为： Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ；（2）二氧化硫有毒，不能直接排放，氢氧化钠溶液能够与二氧化硫反应，可用浸有NaOH溶液的棉团塞在试管口吸收二氧化硫，装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体，这种液体是碱液；（3）装置B的作用是贮存多余的气体，所以B中应放置的液体不能与二氧化硫反应，也不能溶解二氧化硫，而a．二氧化硫和水生成亚硫酸、b．酸性KMnO4溶液氧化二氧化硫、C．浓溴水和二氧化硫生成硫酸和氢溴酸，它们都能够与二氧化硫反应，只有d．饱和NaHSO3溶液符合要求，故选d；（4）①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，原因是随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，而铜不能与稀硫酸反应。②证明反应后有硫酸剩余，需要证明反应后的溶液中存在大量氢离子，根据金属活动顺序表可知铁能和氢离子反应，稀硫酸与BaCl2溶液反应生成硫酸钡，但是不能证明是否含有氢离子；银与氢离子不反应，不能证明溶液中含有氢离子，与饱和Na2CO3溶液反应生成二氧化碳，证明溶液中含有氢离子，故选ad；

③Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 被还原的硫酸 2e-

64g 2mol 1mol 2mol

3.2g n(H2SO4) n(电子)

实验结束时测得铜减少了3.2 g，则被还原的硫酸的物质的量为 n(H2SO4)=3.2g×1mol/ 64g= 0.05mol；转移的电子为n(电子)=3.2g×2mol/ 64g=0.1mol；反应后溶液中硫酸根离子的物质的量浓度为 n(SO42-)=(18 mol·L－1×VL-0.05mol)/VL= (18V-0.05)/Vmol·L－1。（反应后溶液的体积为V L）