Question

16．某学生欲配制3.6mol/L的H₂SO₄溶液80mL，探究硫酸的性质．实验室有两种不同浓度的硫酸可供选用：①25%的硫酸（ρ=1.18g/mL）；②98%的硫酸 （ρ=1.8g/mL）．请回答下列问题：
（1）配制该硫酸溶液应选用容量瓶的规格为100mL．
（2）本配制实验需所选用硫酸的体积为20.0mL．
（3）取所配硫酸溶液，往其中加入BaCl₂溶液，观察有白色沉淀出现．试回答：如何证明溶液中的硫酸根离子沉淀完全？静置，往上层清液中继续加入BaCl₂溶液，如无白色沉淀产生，则SO₄^2-已沉淀完全，反之，没有沉淀完全．
（4）将所配稀硫酸逐滴加入到Fe（OH）₃胶体中至过量，观察到的现象是先产生红褐色沉淀，然后沉淀溶解，得棕黄色溶液，反应的离子方程式为Fe（OH）₃+3H⁺═Fe³⁺+3H₂O．
（5）将标号为②的浓硫酸与等体积水混合，其质量分数大49%（填“大于”、“小于”、“等于”、“无法确定”）．
（6）经探究知 Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，试用单线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目．实验测得，反应中生成了标准状况下的SO₂气体44.8L，则耗氧化剂的物质的量为2mol．

Answer 1

分析 （1）依据配制溶液体积选择合适规格容量瓶；
（2）依据C=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓硫酸的物质的量浓度，依据溶液稀释过程中所含溶质的物质的量不变计算需要浓硫酸体积；
（3）依据硫酸根离子能够与钡离子反应生成硫酸钡沉淀解答；
（4）依据胶体的聚沉的性质及氢氧化铁与硫酸酸碱中和反应解答；
（5）根据密度和体积计算溶液的总质量，根据硫酸的密度大于水的密度，判断质量分数关系；
（6）铜失电子数=1（2-0）=2，硫酸得电子数=1（6-4）=2，该反应中转移电子数是2，用单线桥标出该反应电子转移的方向和数目；计算生成二氧化硫的物质的量，依据方程式计算耗氧化剂的物质的量．

解答 解：（1）配制3.6mol/L的H₂SO₄溶液80mL，应选择100mL容量瓶；
故答案为：100；
（2）选用98%的硫酸 （ρ=1.8g/mL），物质的量浓度C=$\frac{1000×1.8×98%}{98}$=18mol/L，设需要浓硫酸体积为V，则依据溶液稀释过程中所含溶质的物质的量不变得：18mol/L×V=3.6mol/L×100mL，解得V=20.0mL；
故答案为：20.0；
（3）证明溶液中的硫酸根离子沉淀完全，使用操作为：静置，往上层清液中继续加入BaCl₂溶液，如无白色沉淀产生，则SO₄^2-已沉淀完全，反之，没有沉淀完全；
故答案为：静置，往上层清液中继续加入BaCl₂溶液，如无白色沉淀产生，则SO₄^2-已沉淀完全，反之，没有沉淀完全；
（4）将所配稀硫酸逐滴加入到Fe（OH）₃胶体中至过量，硫酸为可溶性电解质，所以能够使氢氧化铁胶体聚成生成红褐色氢氧化铁沉淀，然后氢氧化铁与硫酸发生酸碱中和反应生成硫酸铁和水，离子方程式：Fe（OH）₃+3H⁺═Fe³⁺+3H₂O，所以看到现象为：先产生红褐色沉淀，然后沉淀溶解，得棕黄色溶液；
故答案为：Fe（OH）₃+3H⁺═Fe³⁺+3H₂O；先产生红褐色沉淀，然后沉淀溶解，得棕黄色溶液；
（5）等体积混合，设体积分别为Vml，98%的H₂SO₄溶液密度为ρ₁，水密度为ρ₂，则混合后溶液的质量分数为w（H₂SO₄）=$\frac{V•{ρ}_{1}×98%}{V•ρ1+V•ρ2}$×100%=$\frac{ρ1×98%}{ρ1+ρ2}$×100%，因硫酸的密度大于水的密度，则ρ₁＞ρ₂，所以=$\frac{ρ1×98%}{ρ1+ρ2}$×100%＞49%；
故答案为：大于；
（6）铜失电子数=1（2-0）=2，硫酸得电子数=1（6-4）=2，该反应中转移电子数是2，用单线桥标出该反应电子转移的方向和数目为：；
标准状况下的SO₂气体44.8L，物质的量为$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol；
依据方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，可知参加反应的硫酸有2mol，而只有1mol硫酸中硫元素化合价降低，做氧化剂，则：
Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，
 2                                                      1
  n                                                       2
参加反应的硫酸的物质量为4mol，做氧化剂的为2mol；

故答案为：2．

点评 本题为综合题考查了一定物质的量浓度溶液配制，胶体的性质，氧化还原反应基本概念判断，熟悉溶液配制原理及氧化还原反应规律是解题关键，题目难度中等．