Question

某化學(xué)興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)，用下圖所示裝置進行有關(guān)實驗．請回答：
（1）試管Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O

．
（2）實驗過程中，怎樣操作可防止SO₂污染空氣？

在試管Ⅲ管口放一團蘸有堿液的棉花；實驗結(jié)束后立即將銅絲上移，離開液面

．
（3）實驗中，用a g銅片和V mL 18mol?L^-1的濃硫酸放在試管中共熱，直到反應(yīng)完畢，發(fā)現(xiàn)試管中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認為還有一定量的硫酸剩余．
①有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解，你認為原因是

反應(yīng)過程中濃硫酸被消耗同時生成水，濃硫酸逐漸變稀，而銅不與稀硫酸反應(yīng)

．
②下列藥品中能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的試管中確有硫酸剩余的是

ad

（填序號字母）．
a．鐵粉  b．BaCl₂溶液  c．銀  d．Na₂CO₃溶液
（4）在定量測定剩余的硫酸的物質(zhì)的量濃度時，某同學(xué)通過實驗測得剩余銅片的質(zhì)量為b g（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變），則剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為

[18-

125(a-b)

4V

]mol/L

．

Answer 1

分析：（1）試管Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（2）在Ⅲ中試管口處放一團蘸有堿液的棉花，以吸收SO₂，同時把銅絲抽出使反應(yīng)停止；
（3）①有一定量的硫酸剩余但未能使銅片完全溶解是因為濃硫酸變稀后銅和稀硫酸不反應(yīng)；
②驗證硫酸剩余應(yīng)驗證H⁺的存在，而不能驗證SO₄^2-；
（4）依據(jù)反應(yīng)銅的質(zhì)量計算物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式計算反應(yīng)的硫酸溶質(zhì)物質(zhì)的量，得到剩余硫酸溶質(zhì)物質(zhì)的量，反應(yīng)前后溶液體積不變?yōu)閂ml，計算得到剩余硫酸的濃度；

解答：解：（1）試管Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃） 

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）為防止SO₂逸出污染空氣，應(yīng)在試管Ⅲ管口放一團蘸有堿液的棉花，以吸收SO₂，且在實驗結(jié)束時應(yīng)立即將銅絲上移，離開液面，使反應(yīng)停止；
故答案為：在試管Ⅲ管口放一團蘸有堿液的棉花；實驗結(jié)束后立即將銅絲上移，離開液面；
（3）①Cu只能與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)，而與稀硫酸不反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，硫酸的濃度逐漸下降，最后剩余；
故答案為：反應(yīng)過程中濃硫酸被消耗同時生成水，濃硫酸逐漸變稀，而銅不與稀硫酸反應(yīng)；
②驗證硫酸剩余應(yīng)驗證H⁺的存在，而不能驗證SO₄^2-，因為有CuSO₄生成；
a．鐵粉和酸反應(yīng)生成氫氣證明，故a符合；
b．BaCl₂溶液不能驗證，故b不符合；
c．銀不與酸反應(yīng)，不能證明硫酸的存在，故c不符合；
d．Na₂CO₃溶液可以和酸反應(yīng)生成二氧化碳，能證明硫酸的存在，故d符合；
故答案為：ad；
（4）用a g銅片和V mL 18mol?L^-1的濃硫酸放在試管中共熱，某同學(xué)通過實驗測得剩余銅片的質(zhì)量為b g（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變），反應(yīng)的銅質(zhì)量為ag-bg，依據(jù)化學(xué)方程式計算，Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量為

a-b

64

×2mol，剩余硫酸物質(zhì)的量=18mol/L×V×10^-3L-

a-b

64

×2mol=[18V×10^-3-

a-b

64

×2]mol；
剩余硫酸濃度=[18-

125(a-b)

4V

]mol/L；
故答案為：[18-

125(a-b)

4V

]mol?L^-1 ；

點評：本題考查了濃硫酸性質(zhì)的實驗驗證和實驗設(shè)計分析判斷，掌握濃硫酸性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．