Question

3．某化學(xué)探究小組為探究能與碳反應(yīng)的濃硫酸的最低濃度，設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）根據(jù)圖中所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置，在加人試劑前需進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性．
（2）向圓底燒瓶中加人20mL 18mol•L^-1硫酸和足量炭粉并加熱，燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（3）燒杯中盛有足量Na0H溶液，它吸收的物質(zhì)是CO₂、SO₂（填化學(xué)式）；利用倒扣漏斗而不是將導(dǎo)管直接插入溶液，是為了防倒吸．
（4）待燒瓶中反應(yīng)基本結(jié)束，撤去酒精燈，利用余熱使反應(yīng)完全．然后從活塞a處通人足量空氣，目的是SO₂氣體全部進(jìn)入燒杯中．該實(shí)驗(yàn)裝置中使用長(zhǎng)導(dǎo)管的目的是冷凝回流．
（5）將充分反應(yīng)后的燒杯取下，向其中加人足量Ba（0H）₂溶液和稀硝酸．再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后稱(chēng)得硫酸鋇的質(zhì)量為27.96g，則能與碳反應(yīng)的硫酸的濃度最低是6mol/L．

Answer 1

分析 有活塞或連接儀器的裝置實(shí)驗(yàn)前必須檢驗(yàn)裝置氣密性，加熱條件下碳和濃硫酸發(fā)生C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，因二氧化硫、二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)，為防止倒吸，吸收裝置利用倒扣漏斗而不是將導(dǎo)管直接插入溶液，裝置中長(zhǎng)導(dǎo)氣管兼起導(dǎo)氣冷凝的作用，使水蒸氣冷凝回流，起到了確保硫酸溶液體積保持不變的作用，以此解答該題．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)裝置是制備二氧化硫氣體的發(fā)生裝置，在實(shí)驗(yàn)前需要檢驗(yàn)裝置氣密性，防止裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)，故答案為：檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）加熱條件下碳和濃硫酸發(fā)生C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（3）反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫，可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而被吸收，利用倒置的漏斗而不是將導(dǎo)氣管直接伸入燒杯中是防止液體倒吸，故答案為：CO₂、SO₂；防倒吸；
（4）由導(dǎo)管a通入足量的空氣，以確保燒瓶中的SO₂氣體全部進(jìn)入燒杯中，裝置中長(zhǎng)導(dǎo)氣管兼起導(dǎo)氣冷凝的作用，使水蒸氣冷凝回流，起到了確保硫酸溶液體積保持不變的作用，
故答案為：SO₂氣體全部進(jìn)入燒杯中；冷凝回流；
（5）加入硝酸把亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，加入氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，通過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥得到沉淀，稱(chēng)量固體的質(zhì)量為27.96g為硫酸鋇沉淀，物質(zhì)的量=$\frac{27.96g}{233g/mol}$=0.12mol，依據(jù)硫元素守恒，被氧化的硫酸為0.12mol，依據(jù)化學(xué)方程式可知，C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，反應(yīng)的硫酸物質(zhì)的量為0.24mol，剩余硫酸物質(zhì)的量=18mol/L×0.020L-0.24mol=0.12mol，需要的最低濃度=$\frac{0.12mool}{0.02L}$=6mol/L，
故答案為：過(guò)濾、洗滌、干燥；6mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題以濃硫酸和Cu的反應(yīng)為載體考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及基本計(jì)算、基本操作、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，難點(diǎn)是（5）題分析解答．