Question

（15分）某學校課外活動小組針對教材中銅與濃硫酸反應，提出了“能夠與銅反應的硫酸的最低濃度是多少？”的探究課題，并設計了如下方案進行實驗：實驗試劑：18mol/L硫酸20mL，純銅粉足量，足量2mol/LNaOH溶液。
請根據實驗回答問題：
（1）首先根據下圖所示，組裝實驗裝置，并在加入試劑前先進行              操作。

（2）燒杯中用NaOH溶液吸收的物質是     
(填化學式)，利用倒置的漏斗而不是將導氣管直接伸入燒杯中的目的是：         。
（3）加熱燒瓶20分鐘，燒瓶中發生反應的化學方程式是：              。待燒瓶中反應基本結束，撤去酒精燈，利用燒瓶中的余熱使反應進行完全。然后由導管a通入足量的空氣，以確保燒瓶中的SO₂氣體全部進入燒杯中。在該實驗裝置中的          (填儀器名稱)起到了確保硫酸溶液體積保持不變的作用。
（4）將充分反應后的燒杯取下，向其中加入足量的雙氧水，再加入足量的BaCl₂溶液，再進行         、        、         后稱量固體的質量為13.98g，請計算能與銅反應的硫酸的最低濃度是         。
（5）有同學提出在上面⑷中可以不必加入雙氧水，直接進行后面的實驗，也能得到準確的數據，請結合你的理解分析      （填“需要”或“不需要”）加入雙氧水，說明原因：                。

Answer 1

理科綜合試卷·第1頁（共16頁）

⑴檢驗裝置氣密性 (1分)    ⑵SO₂  (1分)   防倒吸(1分)

      ⑶Cu+2H₂SO₄(濃)CuSO₄+SO₂↑+2H₂O  ( 2分)  長導管(1分)
⑷過濾、洗滌、干燥 (共3分)      12mol/L ( 2分)
⑸需要 ( 2分)     原因：在燒杯中生成的Na₂SO₃可能被部分氧化為Na₂SO₄，如果不加入雙氧水而直接測定沉淀質量則無法確定S元素的物質的量，從而使實驗結果錯誤。(2分)

（1）組裝裝置之后，不能立即裝入試劑，二應該是首先檢驗裝置氣密性。
（2）SO₂屬于大氣污染物，需要尾氣處理。由于SO₂易溶于水，如果導管口直接插入溶液中，容易導致液體倒流，所以倒置的漏斗起防倒吸作用。
（3）在加熱的條件下，濃硫酸能氧化單質銅，方程式為Cu+2H₂SO₄(濃)CuSO₄+SO₂↑+2H₂O。再加熱的條件下，水蒸氣易揮發，所以利用長導管，起冷凝回流作用。
（4）加入雙氧水是氧化亞硫酸鈉的。加入氯化鋇能產生硫酸鋇沉淀，所以需要通過過濾、洗滌、干燥操作。硫酸鋇是13.98g，物質的量是13.98g÷233g/mol＝0.06mol，則參加反應的硫酸0.12mol，所以剩余硫酸是18mol/L×0.02L－0.12mol＝0.24mol，濃度是0.24mol÷0.02L＝12mol/L。即能與銅反應的硫酸的最低濃度是12mol/L。
（5）由于亞硫酸鈉不穩定，易被氧化生成硫酸鈉，所以如果不加入雙氧水而直接測定沉淀質量則無法確定S元素的物質的量，從而使實驗結果錯誤，因此必須加入雙氧水。