Question

為研究銅與濃硫酸的反應，某化學興趣小組進行如下實驗．
實驗Ⅰ反應產(chǎn)物的定性探究
按如圖裝置（固定裝置已略去）進行實驗

（1）F燒杯中的溶液是

 

．
（2）實驗過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的現(xiàn)象是

 

．
（3）實驗結束時，撤去所有酒精燈之前必須完成的實驗操作是

 

．
（4）實驗結束后，證明A裝置試管中反應所得產(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會否影響B(tài)裝置現(xiàn)象的判斷，還須進行一次實驗．實驗方案為

 

．
實驗Ⅱ反應產(chǎn)物的定量探究
（6）在銅與濃硫酸反應的過程中，發(fā)現(xiàn)有黑色物質(zhì)出現(xiàn)，經(jīng)查閱文獻獲得下列資料．
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論是

 

．
a．銅與濃硫酸反應時所涉及的反應可能不止一個
b．硫酸濃度選擇適當，可避免最后產(chǎn)物中出現(xiàn)黑色物質(zhì)
c．該反應發(fā)生的條件之一是硫酸濃度≥15mol?L^-1
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，將該反應所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取該溶液25.00mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次實驗平均消耗該Na₂S₂O₃溶液V mL．若反應消耗銅的質(zhì)量為ag，則硫酸銅的產(chǎn)率為

 

．
（已知：2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂，2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-）

Answer 1

分析：（1）裝置中會生成二氧化硫污染性氣體，不能排放到空氣中，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素，利用元素化合價變化生成的產(chǎn)物分析判斷，若生成氫氣，D裝置會黑色變化為紅色，若生成二氧化硫E裝置中品紅會褪色分析；
（3）從裝置防止液體倒吸分析判斷；
（4）驗證生成的溶液中含有銅離子，需要把試管中的液體倒入水中溶解，觀察是否出現(xiàn)藍色溶液分析判斷；
（5）說明濃硫酸中的水是否影響B(tài)裝置現(xiàn)象的判斷進行的實驗是，利用裝置中銅不與濃硫酸接觸反應，觀察B裝置是否變藍分析；
（6）圖表數(shù)據(jù)分析銅和濃硫酸反應過程中會生成黑色物質(zhì)證明有副反應，濃度合適會避免黑色固體出現(xiàn)，濃度越大，溫度越高黑色越難消失；
（7）依據(jù)滴定反應過程中銅離子和Na₂S₂O₃的定量關系計算反應的銅離子物質(zhì)的量，換算250ml中銅離子物質(zhì)的量，依據(jù)產(chǎn)率概念計算，是利用反應生成的銅的物質(zhì)的量除以原來銅的物質(zhì)的量得到硫酸銅的產(chǎn)率．

解答：解：（1）裝置中是銅和濃硫酸加熱反應生成的氣體中含有二氧化硫，二氧化硫是污染性的氣體，不能排放到空氣中，需要最后用氫氧化鈉溶液吸收，
故答案為：氫氧化鈉溶液；
（2）證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素，利用元素化合價變化生成的產(chǎn)物分析判斷，若生成氫氣，D裝置會黑色變化為紅色，若生成二氧化硫E裝置中品紅會褪色，所以證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的實驗現(xiàn)象是，D裝置中氧化銅黑色不變化，說明無氫氣生成，E裝置中品紅試液褪色說明生成了二氧化硫氣體，
故答案為：D裝置中黑色固體顏色無變化，E裝置中溶液褪色；
（3）實驗結束時，撤去所有酒精燈之前必須完成的實驗操作是關閉K₁，K₂，防止CE中的溶液倒吸，炸裂玻璃管，故答案為：關閉K₁，K₂；
（4）驗證生成的溶液中含有銅離子，需要把試管中的液體倒入水中溶解，觀察是否出現(xiàn)藍色溶液，將A裝置中冷卻的混合溶液沿燒杯內(nèi)壁緩緩倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌，出現(xiàn)藍色溶液證明含有銅離子，
故答案為：將A裝置中冷卻的混合溶液沿燒杯內(nèi)壁緩緩倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；
（5）利用裝置中銅不與濃硫酸接觸反應，不放入銅絲反應，觀察B裝置是否變藍，若不變藍證明濃硫酸中的水不影響實驗，若無水硫酸銅出現(xiàn)變藍，說明濃硫酸中的水會影響實驗，
故答案為：使用上述裝置，不放入銅絲進行實驗，觀察無水硫酸銅是否變藍；
（6）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知，濃度不同時出現(xiàn)黑色物質(zhì)的時間隨濃度增大減小，濃度為18mol/L時生成的黑色物質(zhì)不能消失；
a．分析過程可知．發(fā)生的反應過程中生成二氧化硫和硫酸銅的反應過程中有奇談反應發(fā)生生成黑色物質(zhì)，銅與濃硫酸反應時所涉及的反應可能不止一個，故A符合；
b．圖表數(shù)據(jù)分析可知硫酸濃度選擇適當，可避免最后產(chǎn)物中出現(xiàn)黑色物質(zhì)，故B符合；
c．濃硫酸和銅的反應濃度小于15mol/L也可能出現(xiàn)黑色物質(zhì)，出現(xiàn)的時間長，該反應發(fā)生的條件不一定是硫酸濃度≥15mol?L^-1，故C不符合；
d．圖表數(shù)據(jù)中，18mol/L的濃硫酸，出現(xiàn)褐色物質(zhì)的時間短，黑色物質(zhì)難以消失，所以硫酸濃度越大，黑色物質(zhì)越快出現(xiàn)、越難消失，故d符合；
故答案為：abd；
（7）2Cu²⁺+4I^-=2CuI+I₂，2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-，分析反應可知，Cu²⁺～I₂～22S₂O₃^2-，將該反應所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取該溶液25.00mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次實驗平均消耗該Na₂S₂O₃溶液V mL．若反應消耗銅的質(zhì)量為ag，則生成硫酸銅的產(chǎn)率可以計算銅元素的產(chǎn)率即用銅元素物質(zhì)的量計算產(chǎn)率，設25ml溶液中生成銅離子物質(zhì)的量為x；
   2Cu²⁺～I₂～2S₂O₃^2-，
    2           2
    x           b mol?L^-1×V×10^-3L 
x=bV×10^-3mol
250ml溶液中銅離子物質(zhì)的量=bV×10^-2mol；
硫酸銅的產(chǎn)率=

bV×10-2mol

ag 64g/mol

×100%=

64bV

a

%
故答案為；

64bV

a

%．

點評：本題考查了濃硫酸性質(zhì)的分析判斷，實驗過程的設計方法，產(chǎn)物實驗驗證的設計方法和現(xiàn)象判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．