Question

某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，设计了右图所示装置进行有关实验：

（1）先关闭活塞A，将6.4 g铜片和12 mL 18 mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完成，发现烧瓶中还有铜片剩余．再打开活塞A，将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶，最后铜片完全消失。

①写出上述过程中烧瓶内发生反应的化学方程式：

打开活塞A之前                             ；

打开活塞A之后                               。

②B是用来收集实验中产生的气体的装置，但集气瓶内的导管未画全，请用文字叙述如何把导管补充完整                                   ；

（2）实际上，在打开活塞A之前硫酸仍有剩余。为定量测定余酸的物质的量，甲、乙两学生进行了如下设计：

①甲学生设计方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO₂的量，再通过计算确定余酸的物质的量。他测定SO₂的方法是将装置A产生的气体缓缓通过装置D，从而测出装置A产生气体的体积（已折算成标准状况）。你认为甲学生设计的实验方案中D装置中试剂为：                   （填化学式）。

②乙学生设计的方案是：将反应后的溶液冷却后全部移入到烧杯中稀释，并按正确操配制100 mL溶液，再取20 mL于锥形瓶中，用        作指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定[已知：Cu（OH）₂开始沉淀的pH约为5]，选择该指示剂的理由为                                  ；再求出余酸的物质的量，若耗去A mol/L氢氧化钠溶液B mL，则原余酸的物质的量为              mol（用含A、B的表达式来表示）。

Answer

（1）①Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O（2分）

2Cu＋2H2SO4＋O2＝2CuSO4＋2H2O（2分） ②B装置中导管长进短出（2分）

（2）①饱和NAHSO3（2分）②甲基橙（2分）因为Cu（OH）2开始沉淀的pH约为5，甲基橙作指示剂达终点时pH约为4.4，溶液中的Cu2＋不会和NAOH反应生成蓝色的Cu（OH）2沉淀，不会干扰滴定终点的正确判断（2分） 5AB/2000或AB/400（2分）

【解析】

试题分析：

（1）①浓硫酸具有强氧化性，加热条件下与Cu反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O；有O2存在时，Cu与稀硫酸发生反应：2Cu＋2H2SO4＋O2＝2CuSO4＋2H2O。

②SO2的密度大于空气的密度，用向上排空气法收集，所以B装置中导管应长进短出。

（2）①用排液体法测气体体积，为了减小误差，气体的溶解度应尽可能的小，选择饱和NAHSO3溶液。

②因为Cu（OH）2开始沉淀的pH约为5，甲基橙作指示剂达终点时pH约为4.4，溶液中的Cu2＋不会和NAOH反应生成蓝色的Cu（OH）2沉淀，不会干扰滴定终点的正确判断，故选择甲基橙作指示剂。设余酸的物质的量为n，消耗NAOH的物质的量为：A mol/L×B×10－3 L＝AB×10－3 mol。

H2SO4 ＋ 2NAOH＝NA2SO4＋2H2O

1 2

n× AB×10－3 mol

故n＝ mol，即原余酸的物质的量为 mol。

考点：考查铜与浓硫酸反应实验设计与探究