Question

【題目】某化學興趣小組為探究銅跟濃硫酸反應，用下圖裝置進行有關實驗。請回答下列問題：

（1）裝置A中發生的化學反應的化學方程式為 ；

（2）裝置B的作用是貯存多余的氣體，B中廣口瓶內應盛放的液體是 （填序號）；

①水 ②酸性KMnO4 ③Na2CO3溶液 ④飽和的NaHSO3溶液

（3）裝置C和D中產生的現象相同，但原因卻不同。C中是由于SO2 ，而D中則是由于SO2具有 ；

（4）裝置D中試管口塞一團棉花，棉花中應浸有一種液體，其作用是 ；

（5）實驗完畢，待A中燒瓶內液體冷卻后，過濾，向濾液中加入少量的蒸餾水稀釋，溶液為藍色，為了證明藍色只與Cu2+有關，而與其它離子無關，某同學設計了下列實驗，其中對實驗目的沒有意義的是 （填序號）；

①觀察稀H2SO4溶液呈無色

②觀察CuSO4粉末呈白色

③稀釋CuSO4溶液，溶液藍色變淺

④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液，生成藍色沉淀，過濾，濾液呈無色

⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2的溶液，生成白色沉淀，過濾，濾液仍顯藍色

（6）若實驗中用7.2g銅片和12.5mL18.0ml·L－1的濃硫酸在加熱條件充分反應，最終銅片仍有剩余。根據所學的知識，某同學認為溶液中一定還有硫酸剩余，其理由是 。

假定反應前后溶液的體積不變，設剩余硫酸的濃度為amol/L，現向反應后溶液中緩慢加入硝酸鉀固體，充分攪拌直到剩余銅片恰好完全反應，反應消耗硝酸鉀 mol（用含a的代數式表示，要化簡）。

Answer 1

【答案】（1）Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O

（2）④（3）中和了溶液中的NaOH 漂白性

（4）吸收多余的SO2，防止污染環境（5）②③

（6）反應過程中濃H2SO4被不斷消耗，同時生成的水逐漸增多，使濃硫酸逐漸變稀，至一定濃度就不再與銅片反應 a/160

【解析】

試題分析：（1）濃硫酸具有強氧化性，在加熱條件下能與銅發生氧化還原反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O。

（2）SO2易溶于水，具有酸性和還原性，可與酸性KMnO4、Na2SO3溶液反應，難溶于水飽和的NaHSO3溶液，可用排飽和NaHSO3溶液收集，答案選④。

（3）SO2溶液具有酸性，可與NaOH溶液反應，發生SO2+2OH-=SO32-+H2O，滴加酚酞的氫氧化鈉溶液褪色，SO2具有漂白性，可使品紅溶液褪色，所以裝置C和D中產生的現象相同，但原因卻不同。C中是由于SO2中和了溶液中的NaOH，而D中則是由于SO2具有漂白性。

（4）二氧化硫有毒，不能排放到空氣中，能與氫氧化鈉溶液反應，則棉花上可浸有氫氧化鈉溶液，吸收多余的SO2，防止污染環境。

（5）①觀察稀硫酸溶液呈無色，可說明SO42-無色；②觀察CuSO4粉末呈白色，不能證明藍色只與Cu2+有關；③稀釋CuSO4溶液，溶液藍色變淺，因陽離子和陰離子濃度都變淺，不能證明；④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液，生成藍色沉淀，過濾，濾液呈無色，銅離子濃度減小，可說明與銅離子有關；⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2的溶液，生成白色沉淀，過濾，濾液仍呈藍色，銅離子物質的量不變，可說明與銅離子有關，則對實驗目的沒有意義的是②③。

（6）濃硫酸具有強氧化性，而稀硫酸與銅不反應，隨著反應的進行，硫酸濃度不斷降低，稀硫酸與銅不反應，則反應后溶液中一定含有硫酸。剩余硫酸的濃度為amol/L，物質的量為0.0125L×amol/L= 0.0125a mol，氫離子的物質的量為0.025amol，向反應后溶液中緩慢加入硝酸鉀固體，充分攪拌直到剩余銅片恰好完全反應，發生反應：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，則反應消耗硝酸鉀a/160mol。