Question

某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸反应，用下图装置进行有关实验。请回答下列问题：

（1）装置A中发生的化学反应的化学方程式为            ；

（2）装置B的作用是贮存多余的气体，B中广口瓶内应盛放的液体是            （填序号）；

①水  ②酸性KMnO₄ ③Na₂CO₃溶液 ④饱和的NaHSO₃溶液

（3）装置C和D中产生的现象相同，但原因却不同。C中是由于SO₂            ，而D中则是由于SO₂具有           ；

（4）装置D中试管口塞一团棉花，棉花中应浸有一种液体，其作用是                     ；

（5）实验完毕，待A中烧瓶内液体冷却后，过滤，向滤液中加入少量的蒸馏水稀释，溶液为蓝色，为了证明蓝色只与Cu²⁺有关，而与其它离子无关，某同学设计了下列实验，其中对实验目的没有意义的是              （填序号）；

①观察稀H₂SO₄溶液呈无色

②观察CuSO₄粉末呈白色

③稀释CuSO₄溶液，溶液蓝色变浅

④往CuSO₄溶液中加入足量NaOH溶液，生成蓝色沉淀，过滤，滤液呈无色

⑤往CuSO₄溶液中加入足量BaCl₂的溶液，生成白色沉淀，过滤，滤液仍显蓝色

（6）若实验中用7.2g铜片和12.5mL18.0ml·L^－1的浓硫酸在加热条件充分反应，最终铜片仍有剩余。根据所学的知识，某同学认为溶液中一定还有硫酸剩余，其理由是            。

假定反应前后溶液的体积不变，设剩余硫酸的浓度为amol/L，现向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体，充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应，反应消耗硝酸钾       mol（用含a的代数式表示，要化简）。

Answer

（1）Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O

（2）④（3）中和了溶液中的NaOH 漂白性

（4）吸收多余的SO2，防止污染环境（5）②③

（6）反应过程中浓H2SO4被不断消耗，同时生成的水逐渐增多，使浓硫酸逐渐变稀，至一定浓度就不再与铜片反应 a/160

【解析】

试题分析：（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下能与铜发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O。

（2）SO2易溶于水，具有酸性和还原性，可与酸性KMnO4、Na2SO3溶液反应，难溶于水饱和的NaHSO3溶液，可用排饱和NaHSO3溶液收集，答案选④。

（3）SO2溶液具有酸性，可与NaOH溶液反应，发生SO2+2OH-=SO32-+H2O，滴加酚酞的氢氧化钠溶液褪色，SO2具有漂白性，可使品红溶液褪色，所以装置C和D中产生的现象相同，但原因却不同。C中是由于SO2中和了溶液中的NaOH，而D中则是由于SO2具有漂白性。

（4）二氧化硫有毒，不能排放到空气中，能与氢氧化钠溶液反应，则棉花上可浸有氢氧化钠溶液，吸收多余的SO2，防止污染环境。

（5）①观察稀硫酸溶液呈无色，可说明SO42-无色；②观察CuSO4粉末呈白色，不能证明蓝色只与Cu2+有关；③稀释CuSO4溶液，溶液蓝色变浅，因阳离子和阴离子浓度都变浅，不能证明；④往CuSO4溶液中加入足量NaOH溶液，生成蓝色沉淀，过滤，滤液呈无色，铜离子浓度减小，可说明与铜离子有关；⑤往CuSO4溶液中加入足量BaCl2的溶液，生成白色沉淀，过滤，滤液仍呈蓝色，铜离子物质的量不变，可说明与铜离子有关，则对实验目的没有意义的是②③。

（6）浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸与铜不反应，随着反应的进行，硫酸浓度不断降低，稀硫酸与铜不反应，则反应后溶液中一定含有硫酸。剩余硫酸的浓度为amol/L，物质的量为0.0125L×amol/L= 0.0125a mol，氢离子的物质的量为0.025amol，向反应后溶液中缓慢加入硝酸钾固体，充分搅拌直到剩余铜片恰好完全反应，发生反应：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，则反应消耗硝酸钾a/160mol。

【考点定位】考查性质实验设计方案与评价。

【名师点睛】本题综合考查性质实验设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握相关物质的性质以及实验原理。浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与铜发生氧化还原反应：Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O，反应生成的SO2具有酸性和还原性，可用排饱和NaHSO3溶液收集，具有漂白性，可使品红溶液褪色，随着反应的进行，硫酸浓度不断降低，稀硫酸与铜不反应，结合题目要求解答该题。