Question

某化学课外兴趣小组用下图所示装置探究铜跟浓硫酸的反应情况：

（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，仅有一个正确）。

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）]。

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）如图所示。（2分）

（2）①Cu + 2H2SO4（浓） CuSO4 + SO2↑+ 2H2O（2分）

②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。（2分）

（3）E（2分）

（以上表格中答出任一个方案得2分）

（4）方案一：①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。

方案二：①取反应后溶液，向其中加入过量的氢氧化钠溶液，至氢氧化铜完全沉淀；②过滤、洗涤、（低温）干燥、称量至恒重；③根据氢氧化铜的量计算出已反应的硫酸的量，进而计算剩余硫酸溶液浓度。

方案三：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称其质量即可。

【解析】

试题分析：（1）铜和浓硫酸反应生成SO2气体，密度大于空气，收集时应该长进短出，如图：

。

（2）①铜跟浓硫酸反应的化学方程式：Cu + 2H2SO4（浓） CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

②有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，原因是：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。

A．将装置A产生的气体通过碱石灰，还吸收水，故不可行；

B．二氧化硫会被高锰酸钾氧化成硫酸根，而溶液中本身含有硫酸，沉淀质量偏大，不可行；

C．二氧化硫在水中有一定的溶解度，故不可行；

D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，产生亚硫酸钡沉淀，但是在烘干、称量的过程中会有部分被氧化，不可行；

E．二氧化硫被硝酸氧化成硫酸根，产生硫酸钡沉淀，根据其质量，结合硫守恒计算即可。

（4）可以设计多种方案：方案一：①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。

方案二：①取反应后溶液，向其中加入过量的氢氧化钠溶液，至氢氧化铜完全沉淀；②过滤、洗涤、（低温）干燥、称量至恒重；③根据氢氧化铜的量计算出已反应的硫酸的量，进而计算剩余硫酸溶液浓度。

方案三：反应结束后将烧瓶中的铜片取出，洗净、烘干，称其质量即可

考点：硫及其化合物、综合实验