Question

7．某研究性學習小組的同學為驗證濃硫酸與銅能反應(yīng)而稀硫酸不能，設(shè)計了如圖所示裝置進行探究：將6.4g 銅片和含0.2moL溶質(zhì)的18.4mol/L濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到無氣體生成為止．（假定在此過程溶液體積不變）
（1）甲同學認為要證實上述結(jié)論，還應(yīng)進行稀硫酸與銅片混合加熱實驗，你認為有無必要，并說明理由：無必要，隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸與銅不反應(yīng)
（2）下列試劑中能夠用來進一步證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是：A
A．鐵粉           B．鈉          C．氯化鋇溶液             D．銀粉
（3）為定量測定余酸的物質(zhì)的量濃度，甲、乙兩位同學進行了如下設(shè)計：
Ⅰ甲同學設(shè)想：在A裝置增加一個導(dǎo)管通氮氣驅(qū)趕氣體（假定生成的氣體全部逸出），先測定生成的SO₂的量，然后計算剩余硫酸的濃度．他設(shè)計了如下二種方案來測定SO₂的量：
方案①將產(chǎn)生的氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔坑孟×蛩崴峄�的KMnO₄溶液，再加入足量BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀．
方案②將氣體緩緩?fù)ㄈ胱懔肯跛徜^溶液中，然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀．
經(jīng)仔細分析后，發(fā)現(xiàn)有不合理之處，請?zhí)顚懕恚�可以不填滿）：

序號	不合理的原因	誤差 （偏低或偏高）	改變措施
方案①
方案②

Ⅱ乙學生設(shè)計的方案是：分離出反應(yīng)后的溶液并加蒸餾水稀釋至1000mL，取20.00mL于錐形瓶中，滴入2～3滴酚酞指示劑，用標準NaOH溶液進行滴定（已知氫氧化銅開始沉淀的pH約為5），這種方法能否求出余酸的濃度，理由是不能，pH＞5時，銅離子與堿反應(yīng)生成沉淀，不能達到滴定終點．
（4）請再設(shè)計其他可行的實驗方案，來測定余酸的物質(zhì)的量濃度，簡要寫出操作步驟及需要測定的數(shù)據(jù)（不必計算，不必寫操作細節(jié)）方案一：取反應(yīng)后的溶液，向其中加入足量鋅，收集并測定氫氣的體積，通過氫氣的物質(zhì)的量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度；
方案二：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干，稱其質(zhì)量即可；
方案三：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅取出，然后向溶液中加入足量氯化鋇溶液，過濾出沉淀，洗凈、干燥后稱量等．

Answer 1

分析 （1）隨著反應(yīng)的進行，硫酸的濃度逐漸降低，如銅和硫酸都剩余，則可說明稀硫酸與銅不反應(yīng)；
（2）如證明有硫酸剩余，可用鐵等金屬驗證；
（3）方案①中含有硫酸，會導(dǎo)致生成的硫酸鋇質(zhì)量偏大，則二氧化硫的物質(zhì)的量偏大，測定的剩余的硫酸的濃度偏低；二氧化硫可與硝酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀，可用于測量含量；乙學生設(shè)計的方案沒有排除硫酸銅的影響，因硫酸銅與氫氧化鈉反應(yīng)生成沉淀，不能達到滴定終點；
（4）反應(yīng)后銅和硫酸都剩余，可分別測量銅的質(zhì)量或硫酸的濃度，可測量鐵與硫酸反應(yīng)生成氫氣的體積或加入氯化鋇稱量生成硫酸鋇的質(zhì)量來測量．

解答 解：（1）隨著反應(yīng)的進行，硫酸的濃度逐漸降低，如銅和硫酸都剩余，則可說明稀硫酸與銅不反應(yīng)，則沒有必要進行稀硫酸與銅片的反應(yīng)，
故答案為：無必要，隨著反應(yīng)的進行，濃硫酸變成稀硫酸，稀硫酸與銅不反應(yīng)；
（2）隨著反應(yīng)的進行硫酸逐漸變稀，稀硫酸與銅片不發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后的溶液中含有CuSO₄、H₂O及過量的H₂SO₄，要證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸，
A．加入Fe粉會發(fā)生反應(yīng)：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu； H₂SO₄+Fe=FeSO₄+H₂↑，會有氣體產(chǎn)生，因此會冒出氣泡，可到達實驗?zāi)康�，故A正確；
B．由于溶液中含有大量的水，無論酸是否有剩余，都會發(fā)生反應(yīng)：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，因此不能證明酸剩余，故B錯誤；
C．溶液中含有CuSO₄，一定會發(fā)生反應(yīng)：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓．不能證明酸剩余，故C錯誤；
D．在金屬活動性順序表中Ag位于H后面，不能把酸中的氫置換出來，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）Ⅰ．方案①中含有硫酸，會導(dǎo)致生成的硫酸鋇質(zhì)量偏大，則二氧化硫的物質(zhì)的量偏大，測定的剩余的硫酸的濃度偏低，可將硫酸酸化的高錳酸鉀溶液換成溴水后碘水后硝酸溶液；方案②二氧化硫可與硝酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀，可用于測量含量，
故答案為：

序號	不合理的原因	誤差 （偏低或偏高）	改變措施
方案①	高錳酸鉀溶液中含有硫酸，與氯化鋇反應(yīng)，使生成的沉淀增多	偏低	將硫酸酸化的高錳酸鉀溶液換成溴水后碘水后硝酸溶液
方案②	---	---	---

；
Ⅱ．滴定實驗測定物質(zhì)的含量，需要做到準確量取液體的體積，用滴定管可以解決，準確判斷反應(yīng)的終點，測定余酸的物質(zhì)的量濃度，用標準氫氧化鈉溶液進行滴淀，由于溶液中有銅離子使溶液呈藍色，不能指示反應(yīng)的終點判斷，且pH＞5時，銅離子與堿反應(yīng)生成沉淀，不能達到滴定終點，所以不能通過測出消耗NaOH溶液的體積來求余酸的物質(zhì)的量的濃度，
故答案為：不能，pH＞5時，銅離子與堿反應(yīng)生成沉淀，不能達到滴定終點；
（4）反應(yīng)后銅和硫酸都剩余，可分別測量銅的質(zhì)量或硫酸的濃度，可測量鐵與硫酸反應(yīng)生成氫氣的體積或加入氯化鋇稱量生成硫酸鋇的質(zhì)量來測量，可設(shè)計方案如下：
方案一：取反應(yīng)后的溶液，向其中加入足量鋅，收集并測定氫氣的體積，通過氫氣的物質(zhì)的量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度；
方案二：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干，稱其質(zhì)量即可；
方案三：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅取出，然后向溶液中加入足量氯化鋇溶液，過濾出沉淀，洗凈、干燥后稱量等，
故答案為：方案一：取反應(yīng)后的溶液，向其中加入足量鋅，收集并測定氫氣的體積，通過氫氣的物質(zhì)的量計算剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度；
方案二：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅片取出，洗凈、烘干，稱其質(zhì)量即可；
方案三：反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶中的銅取出，然后向溶液中加入足量氯化鋇溶液，過濾出沉淀，洗凈、干燥后稱量等．

點評 本題考查性質(zhì)方案的設(shè)計，題目難度中等，設(shè)計物質(zhì)組成的測定、對實驗方案的理解評價、硫的化合物性質(zhì)等，理解原理是解題的關(guān)鍵，注意基礎(chǔ)知識的掌握，試題有利于提高學生的分析能力及化學實驗?zāi)芰Γ?/p>