Question

实验室用浓硫酸与铜的反应制取少量NaHSO₃，实验装置如图所示：
请回答：
（1）实验中取一定量Cu片和一定量浓H₂SO₄放在圆底烧瓶中共热，至反应结束后，发现烧瓶中还有少量Cu剩余，有人认为还有一定量的H₂SO₄剩余，原因是

稀H₂SO₄与Cu不反应

、

随着反应进行，H₂SO₄越来越稀，所以H₂SO₄一定有剩余

，在不增加浓H₂SO₄的前提下，若使剩余铜片溶解可再加入

NaNO₃、Fe₂O₃

（填写两种属于不同类别的物质）．
（2）向反应后的溶液中加入足量的CuO，使剩余的H₂SO₄全部转化为CuSO₄，过滤后将滤液加热浓缩，冷却结晶制得硫酸铜晶体（CuSO₄?XH₂O）某小组同学采用加热法测定该晶体里结晶水X的值；
①在他们的实验操作中至少称量

4

次．
②下面是其中一次实验的数据

坩埚质量	坩埚与晶体总质量	加热后坩埚与固体总质量
11.7g	22.7g	18.6g

根据上表数据计算判断x的实测值比理论值（x=5）

偏大

（填“偏大”或“偏小”）．
（3）装置乙的作用是：

防止丙中液体倒吸入甲中

；
（4）下列说法正确的是：

bdf

（填序号）．
a．甲装置使用的玻璃仪器有：酒精灯、玻璃管、长颈漏斗、圆底烧瓶
b．KMnO₄溶液用于尾气处理
c．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，若品红不褪色，说明无NaHSO₃产生
d．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，若品红褪色，说明NaOH已完全转化为NaHSO₃
e．若把品红溶液换成酸性高锰酸钾溶液，并滴入到锥形瓶中，不显紫红色，说明NaOH已完全转化为NaHSO₃
f．此装置换上其它药品后，不能制取和收集少量纯净的氯气．

Answer 1

分析：（1）浓硫酸随反应进行浓度变稀后不再与铜反应，所以剩余硫酸，加入硝酸盐，硝酸根离子在酸性溶液中具有强氧化性能溶解铜，也可以加入氧化铁溶解生成三价铁离子也能溶解铜；
（2）根据有关数据可计算出X的实测值比5大，实验中产生的误差使实测值偏大，①实验中为准确测定结晶水的值，应分别测定坩埚的质量、坩埚与晶体的总质量，以此测定晶体的质量，然后称量加热后坩埚与固体总质量，之后再加热一次以判断晶体是否完全分解，总共称量4次；
②根据表中数据计算硫酸铜和结晶水的物质的量，进而计算X值，并分析可能的原因．
（3）装置乙主要是防止倒吸．
（4）a、装置中是分液漏斗；
b、高锰酸钾溶液可以吸收二氧化硫；
c、溶液中如果溶有SO₂则品红褪色，若无SO₂则不褪色，但并不能说明无NaHSO₃．
d、溶液中如果溶有SO₂则品红褪色，若无SO₂则不褪色，但并不能说明无NaHSO₃．
e、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫都可以和高锰酸钾反应；
f、依据装置分析制备，收集，除杂，尾气吸收分析判断；

解答：解：（1）稀H₂SO₄与Cu不反应，随着反应进行，H₂SO₄越来越稀，所以H₂SO₄一定有剩余，加入NaNO₃，可以形成稀硝酸继续溶解铜，Fe₂O₃溶于酸生成三价铁离子能溶解铜；
故答案为：稀H₂SO₄与Cu不反应，随着反应进行，H₂SO₄越来越稀，所以H₂SO₄一定有剩余；NaNO₃，Fe₂O₃；
（2））①实验中为准确测定结晶水的值，应分别测定坩埚的质量、坩埚与晶体的总质量，以此测定晶体的质量，然后称量加热后坩埚与固体总质量，之后再加热一次以判断晶体是否完全分解，总共称量4次，故答案为：4；
②该实验晶体的质量为22.7g-11.7g=11g，硫酸铜的质量为18.9g-11.7g=7.2g，水的质量为22.7g-18.9g=3.8g，则n（CuSO₄）=

7.2g

160g/mol

=0.045mol，n（H₂O）=

3.8g

18g/mol

=0.21mol，所以x=

0.21

0.045

=4.7，小于5，硫酸铜晶体中含有不挥发的杂质，加热失水后露置在空气中冷却等都会造成硫酸铜的质量偏大，水的质量偏小，而实验前晶体表面有湿存水或加热时有晶体飞溅出去，会造成质量差偏大，结果偏大；
故答案为：偏大；
（3）装置乙是安全瓶，可防止丙装置中的液体倒吸入甲中；故答案为：防止丙中液体倒吸入甲中；
（4）a．甲装置使用的玻璃仪器有：酒精灯、玻璃管、分液漏斗、圆底烧瓶，故a错误；
b．KMnO₄溶液用于尾气处理，二氧化硫是污染性气体不能排放到大气中，高锰酸钾溶液可以吸收二氧化硫，故b正确；
c．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，溶液中如果溶有SO₂则品红褪色，若无SO₂则不褪色，但并不能说明无NaHSO_，3．故c错误；
d．当把品红溶液滴入到锥形瓶中，若品红褪色，说明溶液中含有二氧化硫，过量的二氧化硫和氢氧化钠全部反应，说明NaOH已完全转化为NaHSO₃，故d正确；
e．若把品红溶液换成酸性高锰酸钾溶液，并滴入到锥形瓶中，不显紫红色，高锰酸钾发生反应，其中亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫都可以和高锰酸钾反应，不能说明NaOH已完全转化为NaHSO₃，故e错误；
f．此装置换上其它药品后，若制取氯气，氯气比空气重，装置乙丙不能收集，无除杂装置，不能制取和收集少量纯净的氯气．故f正确；
故选：b  d  f；

点评：本题考查铜与浓硫酸的反应，题目难度较大，本题注意（2）实验测定步骤和注意问题为易错点，掌握实验操作，分析实验现象是解题关键，题目难度中等．