Question

為探究銅與濃硫酸的反應，甲、乙兩同學分別設計了圖1、圖2所示裝置，將足量銅和10 mL 18 mol·L^-1濃硫酸共熱，直到無氣體生成為止(假定反應前后試管中溶液的體積不變)。

     

圖1                               圖2

（1）比較兩實驗裝置，圖2裝置的優點是：①            ；②             。

（2）①甲根據所學的化學知識認為還有一定量的硫酸剩余。甲認為硫酸剩余的理論依據是     。

②下列藥品中能夠用來證明反應結束后的燒瓶中確有硫酸剩余的是_______。（選填編號）

A．過量鐵粉      B．氯化鋇溶液      C．銀粉      D．碳酸氫鈉溶液

（3）乙在拆除圖2裝置前，不打開膠塞，為使裝置中的殘留氣體完全被吸收，應當采取的操作是           。

（4）為定量測定當剩余硫酸濃度不大于何值時，銅與硫酸就不能反應，甲、乙兩位同學進行了如下設計：

①甲方案：將產生的氣體緩緩通過預先稱量過的盛有      的干燥管，反應結束后再次稱量，干燥管質量增加m g。其余酸濃度為        mol·L^－1。

②乙方案：分離出反應后的溶液并加蒸餾水稀釋至1 000 mL，取20.00 mL于錐形瓶中，滴入2～3滴       ，（選填“酚酞”、“甲基橙”）用0.1000mol·L^－1標準NaOH溶液進行滴定(已知氫氧化銅開始沉淀的pH約為5)，用去NaOH溶液V mL。其余酸濃度為       mol·L^－1。

③甲、乙兩方案比較，你認為誤差較大的是       ，理由是                            。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）①能更好地吸收有毒氣體SO₂，防止其污染環境

②停止加熱時，能防止倒吸或平衡壓強

③通過銅絲的上下抽動可以控制反應的發生和停止 。

（2）①隨著反應的進行，濃硫酸會變成稀硫酸，而稀硫酸不與銅反應。

②A D

（3）從導管口向A中大量鼓氣 。

（4）①堿石灰；  [18-25m/8]  。

②甲基橙；  0.25v 。

③甲；  被堿石灰吸收的除了SO₂外還有水蒸氣，導致SO₂的質量偏大，計算出的余酸濃度偏小。

【解析】

試題分析：

（1）比較兩實驗裝置，圖2裝置的優點是：①通過銅絲的上下抽動可以使反應隨時發生，也可以是反應隨時停止，這樣就可以控制化學反應的進行；②用品紅溶液檢驗后用NaOH來吸收SO₂，可以減少有毒氣體的排放，更環保。③由于在圖2裝置中有一根玻璃導管。當停止加熱時，它能平衡壓強，這樣就可以防止倒吸現象的發生。

（2）①Cu與濃硫酸發生反應：Cu＋2H₂SO₄(濃) CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O隨著反應的進行，濃硫酸會變成稀硫酸，而稀硫酸不與銅反應。因此還有一定量的硫酸剩余。②A、若有硫酸剩余，則加入Fe粉時會發生反應：Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑。冒氣泡。正確。B.無論是否有硫酸剩余，在溶液中都含有SO₄^2-_，加入氯化鋇溶液時發生反應：Ba²⁺+ SO₄^2-=BaSO₄↓。產生白色沉淀。錯誤。C. 在金屬活動性順序表中Ag在H的后面，不能把酸中的H置換出來。錯誤。D.酸性H₂SO₄ >H₂CO₃ ，所以加入碳酸氫鈉溶液時發生反應H₂SO₄+ 2NaHCO₃=Na₂SO₄+2H₂O＋2CO₂↑。冒氣泡。正確。故正確選項為A 、D。

（3）乙在拆除圖2裝置前，不打開膠塞，為使裝置中的殘留氣體完全被吸收，應當采取的操作是從導管口向A中大量鼓氣 。

（4）①由于SO₂是酸性氣體，能與堿發生反應，所以在甲方案：將產生的氣體緩緩通過預先稱量過的盛有堿石灰的干燥管，反應結束后再次稱量，干燥管質量增加m g。n(SO₂)=(64/m)mol,反應消耗的硫酸的物質的量為(32/m)mol.剩余的硫酸物質的量濃度為{18×10^-2mol-(32/m)mol}÷10^-2L=(18-25m/8)mol/L。

②乙方案：由于氫氧化銅開始沉淀的pH約為5甲基橙的變色范圍為3.1～4.4.酚酞的變色范圍是8.2～10.所以為了減少實驗誤差，在酸堿中和滴定時選擇的指示劑為甲基橙。此時只發生酸堿中和反應。取20.00 mL稀釋后的溶液。用0.1000mol/L標準NaOH溶液進行滴定用去NaOH溶液V mL。n(NaOH)= V×10^-4mol.剩余硫酸的物質的量為n(H₂SO₄)= 5V×10^-5mol，所以其余酸濃度為(1 000 mL÷20.00 mL) 5V×10^-5mol ÷0.01L=0.25v mol/L。  

③甲、乙兩方案比較，誤差較大的是甲；因為該反應發生時產生的SO₂氣體中含有水蒸氣，被堿石灰吸收的除了SO₂外還有水蒸氣，導致SO₂的質量偏大，則計算出的余酸濃度偏小。

考點：考查銅與濃硫酸的反應方案的評價、實驗操作、誤差分析、酸堿中和滴定的指示劑的選擇、計算等。