Question

為研究銅與濃硫酸的反應(yīng)，某化學(xué)興趣小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)Ⅰ反應(yīng)產(chǎn)物的定性探究
按如圖裝置（固定裝置已略去）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

（1）F燒杯中的溶液是

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素的現(xiàn)象是

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，撤去所有酒精燈之前必須完成的實(shí)驗(yàn)操作是

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，證明A裝置試管中反應(yīng)所得產(chǎn)物是否含有銅離子的操作方法是

 

．
（5）為說明濃硫酸中的水會否影響B(tài)裝置現(xiàn)象的判斷，還須進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)方案為

 

．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)產(chǎn)物的定量探究
（6）在銅與濃硫酸反應(yīng)的過程中，發(fā)現(xiàn)有黑色物質(zhì)出現(xiàn)，經(jīng)查閱文獻(xiàn)獲得下列資料．
資料1：

硫酸/mol?L-1	黑色物質(zhì)出現(xiàn)的溫度/℃	黑色物質(zhì)消失的溫度/℃
15	約150	約236
16	約140	約250
18	約120	不消失

資料2：X射線晶體分析表明，銅與濃硫酸反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)為Cu₂S、CuS、Cu₇S₄中的一種或幾種．
僅由上述資料可得出的正確結(jié)論是

 

．
a．銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)所涉及的反應(yīng)可能不止一個(gè)
b．硫酸濃度選擇適當(dāng)，可避免最后產(chǎn)物中出現(xiàn)黑色物質(zhì)
c．該反應(yīng)發(fā)生的條件之一是硫酸濃度≥15mol?L^-1
d．硫酸濃度越大，黑色物質(zhì)越快出現(xiàn)、越難消失
（7）為測出硫酸銅的產(chǎn)率，將該反應(yīng)所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取該溶液25.00mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次實(shí)驗(yàn)平均消耗該Na₂S₂O₃溶液V mL．若反應(yīng)消耗銅的質(zhì)量為ag，則硫酸銅的產(chǎn)率為

 

．
（已知：2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂，2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-）

Answer 1

分析：（1）裝置中會生成二氧化硫污染性氣體，不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）證明濃硫酸中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素，利用元素化合價(jià)變化生成的產(chǎn)物分析判斷，若生成氫氣，D裝置會黑色變化為紅色，若生成二氧化硫E裝置中品紅會褪色分析；
（3）從裝置防止液體倒吸分析判斷；
（4）驗(yàn)證生成的溶液中含有銅離子，需要把試管中的液體倒入水中溶解，觀察是否出現(xiàn)藍(lán)色溶液分析判斷；
（5）說明濃硫酸中的水是否影響B(tài)裝置現(xiàn)象的判斷進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是，利用裝置中銅不與濃硫酸接觸反應(yīng)，觀察B裝置是否變藍(lán)分析；
（6）圖表數(shù)據(jù)分析銅和濃硫酸反應(yīng)過程中會生成黑色物質(zhì)證明有副反應(yīng)，濃度合適會避免黑色固體出現(xiàn)，濃度越大，溫度越高黑色越難消失；
（7）依據(jù)滴定反應(yīng)過程中銅離子和Na₂S₂O₃的定量關(guān)系計(jì)算反應(yīng)的銅離子物質(zhì)的量，換算250ml中銅離子物質(zhì)的量，依據(jù)產(chǎn)率概念計(jì)算，是利用反應(yīng)生成的銅的物質(zhì)的量除以原來銅的物質(zhì)的量得到硫酸銅的產(chǎn)率．

解答：解：（1）裝置中是銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成的氣體中含有二氧化硫，二氧化硫是污染性的氣體，不能排放到空氣中，需要最后用氫氧化鈉溶液吸收，
故答案為：氫氧化鈉溶液；
（2）證明濃硫酸中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素，利用元素化合價(jià)變化生成的產(chǎn)物分析判斷，若生成氫氣，D裝置會黑色變化為紅色，若生成二氧化硫E裝置中品紅會褪色，所以證明濃硫酸中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，D裝置中氧化銅黑色不變化，說明無氫氣生成，E裝置中品紅試液褪色說明生成了二氧化硫氣體，
故答案為：D裝置中黑色固體顏色無變化，E裝置中溶液褪色；
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，撤去所有酒精燈之前必須完成的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，K₂，防止CE中的溶液倒吸，炸裂玻璃管，故答案為：關(guān)閉K₁，K₂；
（4）驗(yàn)證生成的溶液中含有銅離子，需要把試管中的液體倒入水中溶解，觀察是否出現(xiàn)藍(lán)色溶液，將A裝置中冷卻的混合溶液沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌，出現(xiàn)藍(lán)色溶液證明含有銅離子，
故答案為：將A裝置中冷卻的混合溶液沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；
（5）利用裝置中銅不與濃硫酸接觸反應(yīng)，不放入銅絲反應(yīng)，觀察B裝置是否變藍(lán)，若不變藍(lán)證明濃硫酸中的水不影響實(shí)驗(yàn)，若無水硫酸銅出現(xiàn)變藍(lán)，說明濃硫酸中的水會影響實(shí)驗(yàn)，
故答案為：使用上述裝置，不放入銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察無水硫酸銅是否變藍(lán)；
（6）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知，濃度不同時(shí)出現(xiàn)黑色物質(zhì)的時(shí)間隨濃度增大減小，濃度為18mol/L時(shí)生成的黑色物質(zhì)不能消失；
a．分析過程可知．發(fā)生的反應(yīng)過程中生成二氧化硫和硫酸銅的反應(yīng)過程中有奇談反應(yīng)發(fā)生生成黑色物質(zhì)，銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)所涉及的反應(yīng)可能不止一個(gè)，故A符合；
b．圖表數(shù)據(jù)分析可知硫酸濃度選擇適當(dāng)，可避免最后產(chǎn)物中出現(xiàn)黑色物質(zhì)，故B符合；
c．濃硫酸和銅的反應(yīng)濃度小于15mol/L也可能出現(xiàn)黑色物質(zhì)，出現(xiàn)的時(shí)間長，該反應(yīng)發(fā)生的條件不一定是硫酸濃度≥15mol?L^-1，故C不符合；
d．圖表數(shù)據(jù)中，18mol/L的濃硫酸，出現(xiàn)褐色物質(zhì)的時(shí)間短，黑色物質(zhì)難以消失，所以硫酸濃度越大，黑色物質(zhì)越快出現(xiàn)、越難消失，故d符合；
故答案為：abd；
（7）2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂，2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-，分析反應(yīng)可知，Cu²⁺～I(xiàn)₂～22S₂O₃^2-，將該反應(yīng)所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取該溶液25.00mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次實(shí)驗(yàn)平均消耗該Na₂S₂O₃溶液V mL．若反應(yīng)消耗銅的質(zhì)量為ag，則生成硫酸銅的產(chǎn)率可以計(jì)算銅元素的產(chǎn)率即用銅元素物質(zhì)的量計(jì)算產(chǎn)率，設(shè)25ml溶液中生成銅離子物質(zhì)的量為x；
   2Cu²⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，
    2           2
    x           b mol?L^-1×V×10^-3L 
x=bV×10^-3mol
250ml溶液中銅離子物質(zhì)的量=bV×10^-2mol；
硫酸銅的產(chǎn)率=

bV×10-2mol

ag 64g/mol

×100%=

64bV

a

%
故答案為；

64bV

a

%．

點(diǎn)評：本題考查了濃硫酸性質(zhì)的分析判斷，實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)方法，產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)象判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．