Question

某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用如图所示装置先进行了有关实验：

（1）B是用来收集实验中产生的气体的装置，但未将导管画全，请在图上把导管补充完整．
（2）实验中他们取6.4g 铜片和12mL 18mol?L^-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后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写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：

 

；
②有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为其中原因是

 

；
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，该小组学生进行了如下设计：
先测定铜与浓硫酸反应产生的SO₂的量，再计算余酸的物质的量浓度．他们认为测定二氧化硫的量的方法有多种，你认为下列实验方案中可行的是

 

（填写编号）．
A．将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
B．将装置A产生的气体缓缓通入足量用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
C．用排水法测定装置A产生气体的体积（已折算成标准状况）
D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
E．将装置A产生的气体缓缓通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀
请你对不可行的方案中选出一例进行分析：

 

[要求标明不可行的方案序号、说出不可行的理由及造成的误差（偏高或偏低）]．
（4）请你再设计一种其他可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据（不必计算）

 

．

Answer 1

分析：（1）二氧化硫的密度比空气的大，排空气法收集时长进短处；
（2）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水；
②随着反应的进行，浓硫酸逐渐成为稀硫酸，而铜与稀硫酸不反应；
（3）A、碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大；
B、高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应生成沉淀增大；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少；
D、亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大；
E、二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，生成硫酸钡沉淀，通过S元素守恒，通过硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；
（4）可利用剩余的稀硫酸与锌反应放出氢气，通过氢气的量计算剩余硫酸的物质的量浓度．

解答：解：（1）铜与浓硫酸在加热条件下生成二氧化硫气体，二氧化硫的密度比空气的大，排空气法收集时长进短处，
故答案为：；
（2）①铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②铜与浓硫酸在加热条件下可以发生反应，而铜与稀硫酸不反应，随着反应的进行，硫酸浓度浓度降低，当浓硫酸逐渐成为稀硫酸时反应停止，
故答案为：随着反应进行，硫酸被消耗，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸和铜不反应；
（3）A、碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
B、高锰酸钾溶液中含有硫酸，与氯化钡反应生成沉淀增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
C、二氧化硫在水中以1：40溶解，收集二氧化硫体积减少，导致余酸的物质的量浓度偏高；
D、亚硫酸钡在空气中烘干及称重过程中部分被氧化生成硫酸钡，产生固体质量增大，导致余酸的物质的量浓度偏低；
E、二氧化硫通入足量硝酸酸化的硝酸钡溶液，生成硫酸钡沉淀，通过S元素守恒，通过硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；
综上所述，实验方案中可行的是E，
故答案为：E；方案序号A，原因：碱石灰除吸收二氧化硫外还能吸收水，测得二氧化硫质量增大，导致结果：偏低；
（4）Zn和稀硫酸反应生成氢气，因此可向反应后溶液中加入足量的锌粒，收集并测定氢气的体积，通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度，
故答案为：①取反应后溶液，向其中加入足量锌；②收集并测定氢气的体积；③通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度．

点评：本题考查浓硫酸与铜的反应，侧重于实验装置、反应原理和实验设计的考查，其中误差分析是难点，试题开放性强，答案不唯一．