Question

【題目】某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，設計了如圖所示裝置進行有關實驗：
（1）先關閉活塞a，將6.4g銅片和10mL 18mol/L的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應完成，發現燒瓶中還有銅片剩余．再打開活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失． ①寫出上述過程中圓底燒瓶內發生反應的化學方程式：
打開活塞a之前；
打開活塞a之后 ．
②B是用來收集實驗中產生的氣體的裝置，但集氣瓶內的導管未畫全，請直接在圖上把導管補充完整．
（2）實際上，在打開活塞a之前硫酸仍有剩余．為定量測定余酸的物質的量，甲、乙兩學生進行了如下設計： ①甲學生設計的方案是：先測定銅與濃硫酸反應產生SO2的量，再通過計算確定余酸的物質的量．他測定SO2的方法是將裝置A產生的氣體緩緩通過裝置D，從而測出裝置A產生氣體的體積（已折算成標準狀況下）．你認為甲學生設計的實驗方案中D裝置中的試劑為（填化學式）．
②乙學生設計的方案是：將反應后的溶液冷卻后全部移入到燒杯中稀釋，并按正確操作配制100mL溶液，再取20mL于錐形瓶中，用作指示劑，用標準氫氧化鈉溶液進行滴定[已知：Cu（OH）2開始沉淀的pH約為5]，選擇該指示劑的理由為；再求出余酸的物質的量，若耗去a mol/L氫氧化鈉溶液b mL，則原余酸的物質的量為mol（用含a、b的表達式來表示）．

Answer 1

【答案】
（1）Cu+2H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O；2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O
（2）飽和NaHSO3；甲基橙；Cu（OH）2開始沉淀的pH約為5，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu2+會和NaOH反應，Cu（OH）2的藍色會干擾滴定終點的正確判斷；
【解析】解：（1）①打開活塞a之前，濃硫酸和Cu在加熱條件下發生氧化還原反應生成CuSO4、SO2和H2O，反應方程式為Cu+2H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O；打開活塞a后，Cu、O2和稀硫酸反應生成CuSO4和H2O，反應方程式為2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O，所以答案是：Cu+2H2SO4（濃） CuSO4+SO2↑+2H2O；2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；②銅跟濃硫酸反應生成了二氧化硫氣體，二氧化硫密度比空氣大，可以用向上排氣法收集，所以裝置中的導氣管應長進短出，裝置圖為 ，所以答案是： ；（2）①測定SO2的量必須準確測定無氣體損耗，用排水法測定裝置A產生氣體的體積，實驗方案中D裝置中的試劑應滿足不反應且在其中溶解度度較小，二氧化硫在飽和NaHSO3溶液中的溶解度降低，所以可用排飽和NaHSO3溶液的方法測出裝置A產生氣體的體積，所以答案是：飽和NaHSO3；②由于Cu（OH）2開始沉淀的pH約為5，應選擇變色范圍接近的指示劑，以減小滴定誤差，故選擇甲基橙作指示劑，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu 2+會和NaOH反應，Cu（OH）2的藍色會干擾滴定終點的正確判斷，設余酸的物質的量為n，消耗NaOH的物質的量為：amol/L×b×10﹣3L=ab×10﹣3mol，H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O