Question

某化學課外興趣小組為探究銅與濃硫酸的反應，用如圖所示的裝置進行實驗：
請回答下列問題：
（1）實驗中他們?nèi)?.4g銅片和12mL 18mol/L濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應停止，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組中的同學認為還有一定量的硫酸剩余．
①下列試劑中，能證明反應停止后燒瓶中有硫酸剩余的是______（填寫字母編號）．
A．硫酸鈉溶液B．氯化鋇溶液C．銀粉D．碳酸鈉溶液
②實驗中若有m g銅參加了反應，則有______ mol H₂SO₄被還原．
③實驗中氫氧化鈉溶液的作用是______．
（2）為了測定剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度，該興趣小組設計了三種實驗方案：
方案1：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩通過已稱量過的裝有堿石灰的干燥管，反應停止后再次稱量，兩次質(zhì)量差即是吸收的二氧化硫的質(zhì)量．
方案2：將裝置A產(chǎn)生的氣體緩緩通入足量的用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液，再加入足量的氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀的質(zhì)量即是二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量．
方案3：當銅和濃硫酸的反應結(jié)束后，在裝置A中加入足量的鋅粉，用排水法測得產(chǎn)生氫氣的體積為V L（已換算為標準狀況）．
實際上，以上方案1、2均不可取，請你說出原因？
方案1：______．
方案2：______．
方案3：寫出剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度的計算式（假設反應后溶液的體積仍為12mL）______．

Answer 1

解：（1）①A．硫酸鈉溶液與硫酸不反應，不能證明是否硫酸有剩余，故A錯誤；
B．氯化鋇溶液與硫酸銅、硫酸都能反應生成硫酸鋇沉淀，不能證明是否硫酸有剩余，故B錯誤；
C．銀粉硫酸不反應，不能證明是否硫酸有剩余，故C錯誤；
D．碳酸鈉溶液與硫酸反應有氣體生成，與硫酸銅反應生成沉淀，可以證明硫酸有剩余，故D正確；
故選D；
②令被還原的硫酸的物質(zhì)的量為nmol，反應中S元素由+6價降低為+4價，Cu元素化合價由0價升高為+2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：nmol×（6-4）=×（2-0），解得n=mol；
故答案為：；
③反應后的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，直接排放都空氣中會污染空氣，氫氧化鈉溶液的作用是：吸收反應產(chǎn)生的SO₂，防止污染空氣；
故答案為：吸收反應產(chǎn)生的SO₂，防止污染空氣；
（2）方案一：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶內(nèi)的二氧化硫不能完全排出，導致測定二氧化硫的質(zhì)量偏小，測定剩余硫酸的濃度偏大；
故答案為：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶內(nèi)的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸鋇一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應而產(chǎn)生，導致測定二氧化硫的質(zhì)量偏大，測定剩余硫酸的濃度偏��；
故答案為：沉淀硫酸鋇的質(zhì)量一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應而產(chǎn)生；
方案三：生成氫氣的物質(zhì)的量為=mol，根據(jù)氫元素守恒可知剩余硫酸的物質(zhì)的量n（H₂SO₄）=n（H₂）=mol，剩余硫酸的物質(zhì)的量濃度為=mol/L；
故答案為：mol/L．
分析：（1）①反應后溶液中含有硫酸銅、硫酸，結(jié)合與各選項中試劑反應現(xiàn)象進行判斷；
②根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算被還原的硫酸的物質(zhì)的量，反應中S元素由+6價降低為+4價；
③反應后的尾氣中含有二氧化硫，二氧化硫有毒，污染空氣；
（2）方案一：產(chǎn)生的氣體中含有水蒸氣，干燥管的質(zhì)量差不只是二氧化硫是質(zhì)量，且燒瓶內(nèi)的二氧化硫不能完全排出；
方案二：沉淀硫酸鋇一部分是高錳酸鉀溶液中起酸化作用的硫酸與氯化鋇反應而產(chǎn)生；
方案三：根據(jù)氫氣的體積計算剩余的硫酸的物質(zhì)的量，再結(jié)合c=計算．
點評：考查物質(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，難度中等，理解原理是解題的關(guān)鍵，注意基礎知識的掌握．