- 试题详情及答案解析
- （19分）某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应，用下图所示的装置进行实验：
请回答下列问题：
（1）B是用收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请将装置图补充完整。
（2）实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol·L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应停止，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组中的同学认为还有一定量的硫酸剩余。
①写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：_________________________________________；
实验中若有m g铜参加了反应，则有______mol硫酸被还原，电子转移数目为___。
②下列试剂中，能证明反应停止后烧瓶中有硫酸剩余的是__________（填写字母编号）。| A．硫酸钠溶液 | B．氯化钡溶液 | C．银粉 | D．碳酸钠溶液 |
③为什么有一定量的硫酸剩余但未能使铜片完全溶解？你认为的原因是
__________________________________________________________________。
（3）为了测定消耗硫酸的物质的量，该兴趣小组设计了两个实验方案：
方案一：将装置A产生的气体缓缓通过已称量过的装有碱石灰的干燥管，反应停止后再次称量，两次质量差即是吸收的二氧化硫。
方案二：将装置A产生的气体缓缓通入足量的用硫酸酸化的高锰酸钾溶液，再加入足量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥，称得沉淀的质量即是二氧化硫转化为硫酸钡沉淀的质量。
实际上，方案一、二均不可取。
方案一产生的气体中含有 ，使干燥管增重偏大；也可能由于
，使干燥管增重偏小。
方案二：由于 与氯化钡溶液反应，使测定消耗硫酸的物质的量结果偏大。- 答案：（1）补进气管伸入集气瓶底（图略）(2分)
（2）①Cu + 2H2SO4(浓) 
CuSO4 + SO2↑+ 2H2O(3分)， m/64 (2分)， m/32NA(2分)
②D(2分) ③稀硫酸不与铜反应(2分)
（3）水蒸气(2分)， 烧瓶中的二氧化硫不能完全排出(2分) 高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸(2分) - 试题分析：（1）B是用收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请将装置图补充完整，本题需要对反应生成的气体SO2的物理性质特别了解，尤其是其密度大于空气，收集该气体应该选择的向上排空集气法，故进气方式在集气瓶“正放”时应该是“长进短出”，答案应该是补左侧进气管伸入集气瓶底；（2）要求写出铜与浓硫酸反应的化学方程式，这个是课本的基本方程式，Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O，此反应是一个部分氧化还原反应，Cu与浓H2SO4反应为1︰2，但是只有50%的硫酸钡还原，故m/64 mol铜参加了反应，反应的硫酸为m/32mol，则有m/32mol×50%="m/64" mol硫酸被还原；转移的电子数取决于Cu，即为m/64 mol×2= m/32NA；要证明反应停止后烧瓶中有硫酸剩余，有硫酸铜电离出硫酸根，证明H+离子存在成为了证明硫酸存在的有效证据，碳酸钠溶液遇到硫酸会产生二氧化碳气体，有明显的现象，故选择D选项；有一定量的硫酸剩余但未能使铜片完全溶解的原因是稀硫酸没有强氧化性，不能与活泼性差的Cu反应；（3）为了测定消耗硫酸的物质的量，方案一没有对产生在水环境中的二氧化硫中的水蒸气处理，这样会使使干燥管增重偏大，或者整个反应装置产生的二氧化硫也会残存在装置不能全部排出，使干燥管增重偏小；方案二中氧化二氧化硫的高锰酸钾是用硫酸酸化，故通过测量二氧化硫转化为硫酸钡沉淀的质量会混杂高锰酸钾溶液中起酸化作用的硫酸生成的一部分硫酸钡，导致测定的硫酸的物质的量结果偏大
考点：化学实验过程与现象分析 浓硫酸的特性 铜与与浓硫酸的反应 化学计算
点评：本题考查学生的基本“实验技能”和基本的“化学计算”，首先同学们要非常熟悉浓硫酸与稀硫酸性质的差异，尤其是浓硫酸的“三强两高”，即强吸水、强脱水、强氧化性和高沸点、高密度。本题除了浓硫酸的强氧化性这一显著特征外，还考察学生具体分析实验操作过程的能力，如探究测定消耗硫酸的物质的量的思想值得同学们深思。