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。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：（固定裝置已略去）

(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                             。

(2)F燒杯中的溶液通常是                。

(3)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            

                                                                    。

 (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是否影響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≥15 mol/L

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250.00 mL溶液，取該溶液25.00 mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol/L Na₂S₂O₃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a g，則硫酸銅的產(chǎn)率為                       _。（已知：2Cu^2＋＋4I^－===2CuI＋I(xiàn)₂，2S₂O＋I(xiàn)₂===S₄O＋2I^－）

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】硫元素形成的化合物的性質(zhì)，化學(xué)計(jì)算

【答案解析】(1)Cu+2H₂SO₄(濃) CuSO₄ +SO₂+2H₂O

(2)氫氧化鈉溶液（或酸性的高錳酸鉀溶液等）

(3)D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色；

(4)將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍(lán)

(5)使用上述裝置，不放人銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察無水硫酸銅是否變藍(lán)

(6)abd

(7)0.64Bv/a

 解析：(2)在此反應(yīng)中產(chǎn)生了酸性的氣體，故可以用 堿液吸收，在其中主要是SO2氣體，故也可以選擇氧化性的溶液進(jìn)行吸收。

(3)如果產(chǎn)生氫氣，即可以把氧化銅還原，如果沒有氫氣氧化銅的顏色不會(huì)發(fā)生改變，硫酸的還原產(chǎn)物為SO2，證明濃硫酸中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素。

(4)銅離子在稀溶液中的顏色是藍(lán)色，所以檢驗(yàn)銅離子時(shí)要在稀溶液中。

(6) a． 銅與濃硫酸反應(yīng)：Cu+2H₂SO₄(濃) CuSO₄ +SO₂+2H₂O，因X-射線晶體分析表明，銅與濃硫酸反應(yīng)還會(huì)生成銅的硫化物，所以銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)所涉及的反應(yīng)可能不止一個(gè)；b．在資料1中顯示硫酸濃度為18 mol/L時(shí)，黑色物質(zhì)不消失，但在15 mol/L和15 mol/L時(shí)是可以消失的，故硫酸濃度選擇適當(dāng)，可避免最后產(chǎn)物中出現(xiàn)黑色物質(zhì)；c．該反應(yīng)過程中出現(xiàn)了黑色物質(zhì)且不消失故該反應(yīng)硫酸濃度≥18 mol/L；d．從資料1中顯示硫酸濃度18 mol/L時(shí)黑色物質(zhì)出現(xiàn)的溫度低，但并不消失，故硫酸濃度越大，黑色物質(zhì)越快出現(xiàn)、越難消失。

(7)根據(jù)2Cu^2＋＋4I^－===2CuI＋I(xiàn)₂，2S₂O＋I(xiàn)₂===S₄O＋2I^－，得到

Cu^2＋  ≈  S₂O

n (S₂O)=V×10^{—3 L×b mol/L×10= V b×10—2} mol= n (Cu^2＋)= n (CuSO₄) 實(shí)際反應(yīng)消耗銅的質(zhì)量為a g，n (Cu)=a/64 mol，理論產(chǎn)生的n (CuSO₄)理論= a/64 mol

則硫酸銅的產(chǎn)率為  n (CuSO₄) 實(shí)際/n (CuSO₄)理論=0.64Bv/a

【思路點(diǎn)撥】本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解與評(píng)價(jià)，難度中等；反應(yīng)產(chǎn)物的定量探究中考查信息的有效利用，化學(xué)計(jì)算中多步反應(yīng)中的量的關(guān)系，綜合性較強(qiáng)。