Question

某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，用如圖所示裝置先進行了有關實驗：

（1）B是用來收集實驗中產生的氣體的裝置，但未將導管畫全，請在圖上把導管補充完整．
（2）實驗中他們取6.4g 銅片和12mL 18mol?L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應完畢，最后發現燒瓶中還有銅片剩余，該小組學生根據所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余．
①寫出銅跟濃硫酸反應的化學方程式：

 

；
②有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認為其中原因是

 

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

 

（填寫編號）．
A．將裝置A產生的氣體緩緩通過預先稱量過的盛有堿石灰的干燥管，結束反應后再次稱量
B．將裝置A產生的氣體緩緩通入足量用稀硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，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產生氣體的體積（已折算成標準狀況）
D．將裝置A產生的氣體緩緩通入足量氫氧化鋇溶液，反應完全后，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀
E．將裝置A產生的氣體緩緩通入足量硝酸酸化的硝酸鋇溶液，反應完全后，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行分析：

 

[要求標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）請你再設計一種其他可行的實驗方案，來測定余酸的物質的量濃度，簡要寫出操作步驟及需要測定的數據（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隨著反應的進行，濃硫酸逐漸成為稀硫酸，而銅與稀硫酸不反應；
（3）A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質量增大；
B、高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應生成沉淀增大；
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，產生固體質量增大；
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，通過硫酸鋇的質量計算二氧化硫的量；
（4）可利用剩余的稀硫酸與鋅反應放出氫氣，通過氫氣的量計算剩余硫酸的物質的量濃度．

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生反應，而銅與稀硫酸不反應，隨著反應的進行，硫酸濃度濃度降低，當濃硫酸逐漸成為稀硫酸時反應停止，
故答案為：隨著反應進行，硫酸被消耗，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸和銅不反應；
（3）A、堿石灰除吸收二氧化硫外還能吸收水，測得二氧化硫質量增大，導致余酸的物質的量濃度偏低；
B、高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應生成沉淀增大，導致余酸的物質的量濃度偏低；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫體積減少，導致余酸的物質的量濃度偏高；
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，產生固體質量增大，導致余酸的物質的量濃度偏低；
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，測得二氧化硫質量增大，導致結果：偏低；
（4）Zn和稀硫酸反應生成氫氣，因此可向反應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的量濃度，
故答案為：①取反應后溶液，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的量濃度．

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