Question

6．某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況設(shè)計(jì)了如圖1所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)：

（1）先關(guān)閉活塞a，將44.8g銅片和5OmL18mol/L的濃硫酸放在圓底燒瓶中，燒杯中放入300mL lmol/L的NaOH溶液，加熱燒瓶，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，再打開(kāi)活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失．
寫(xiě)出上述過(guò)程中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：
打開(kāi)活塞a之前Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；   
打開(kāi)活塞a之后2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
（2）另一組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出如圖2的裝置進(jìn)行銅與濃H₂SO₄反應(yīng)并檢驗(yàn)所產(chǎn)生氣體的性質(zhì)，試指出圖2中使用銅絲的優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)上下移動(dòng)銅絲使之與濃硫酸接觸或脫離而控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止，裝置中玻璃管的作用為可以防止倒吸、指示后續(xù)裝置中是否發(fā)生堵塞、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻通入空氣排出裝置中二氧化硫從而防止污染（只要求寫(xiě)出一條即可），實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)如何操作才不會(huì)造成S0₂的污染先通入足量的空氣，排出裝置中的二氧化硫后再拆卸裝置；
（3）假定從氣球中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L的氧氣時(shí)，銅片完全溶解且無(wú)氧氣逸出，生成的氣體全部被燒杯中的NaOH溶液完全吸收，則生成的Na₂SO₃的質(zhì)量為25.2g．

Answer 1

分析 （1）打開(kāi)活塞a之前，濃硫酸和Cu在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuSO₄、SO₂和H₂O；打開(kāi)活塞a后，Cu、O₂和稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和H₂O；
（2）使用銅絲可以通過(guò)與濃硫酸的接觸或脫離控制反應(yīng)；
二氧化硫有毒不能直接排空，通過(guò)空氣排出裝置中二氧化硫；
實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)將二氧化硫完全排出實(shí)驗(yàn)裝置，使其完全與NaOH溶液反應(yīng)；
（3）在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，Cu失去電子數(shù)等于SO₄^2-、O₂得到的電子數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算生成SO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)S原子守恒計(jì)算m（Na₂SO₃）．

解答 解：（1）打開(kāi)活塞a之前，濃硫酸和Cu在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuSO₄、SO₂和H₂O，反應(yīng)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
打開(kāi)活塞a后，Cu、O₂和稀硫酸反應(yīng)生成CuSO₄和H₂O，反應(yīng)方程式為2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+2H₂SO₄+O₂=2CuSO₄+2H₂O；
（2）可通過(guò)上下移動(dòng)銅絲使之與濃硫酸接觸或脫離而控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止；
二氧化硫有毒不能直接排空，通過(guò)玻璃管向裝置中通入空氣排出裝置中二氧化硫，還可以防止倒吸且能指示裝置中是否發(fā)生堵塞；
實(shí)驗(yàn)完成后，為防止污染大氣，應(yīng)先通入足量的空氣，排出裝置中的二氧化硫，然后再拆卸裝置，
故答案為：可通過(guò)上下移動(dòng)銅絲使之與濃硫酸接觸或脫離而控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止；可以防止倒吸、指示后續(xù)裝置中是否發(fā)生堵塞、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻通入空氣排出裝置中二氧化硫從而防止污染；先通入足量的空氣，排出裝置中的二氧化硫后再拆卸裝置；
（3）在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，Cu失去電子數(shù)等于SO₄^2-、O₂得到的電子數(shù)，n（Cu）=$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，n（O₂）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等n（SO₂）=$\frac{0.7mol×2-0.25mol×4}{6-4}$=0.2mol，再根據(jù)S原子守恒得n（SO₂）=n（Na₂SO₃）=0.2mol，m（Na₂SO₃）=0.2mol×126g/mol=25.2g，
故答案為：25.2．

點(diǎn)評(píng) 本題以銅和濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為載體考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，涉及氧化還原反應(yīng)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是確定各個(gè)裝置作用，易錯(cuò)點(diǎn)是化學(xué)用語(yǔ)的正確使用，題目難度不大．