Question

2．某課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸反應情況，用如圖所示裝置進行實驗．
已知：①SO₂難溶于飽和亞硫酸氫鈉溶液；②SO₂能與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應使之褪色（化學方程式為5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄）．
回答下列問題（注：E為止水夾，F為旋塞）：
（1）檢查A裝置的氣密性的方法關閉止水夾E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打開分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，證明氣密性良好，若水一直滴下，則氣密性不好．
（2）裝置A中反應的化學方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）裝置D中試管口放置的棉花應蘸有NaOH溶液，其作用是吸收SO₂氣體，防止污染．
（4）裝置B具有貯存氣體的作用．當D處有明顯的現象后，關閉旋塞F并移去酒精燈，由于余熱的作用，A處仍有氣體產生，此時B中的現象是集氣瓶內液面下降，長頸漏斗內液面上升，B中應放置的液體是b（填字母）．
a．水  b．飽和NaHSO₃溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d．NaOH溶液
（5）該小組學生做了如下實驗：取一定質量的銅片和一定體積18.4mol•L^-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應完畢，發(fā)現燒瓶中沒有銅片剩余．往反應后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，獲得沉淀3.495g；產生的氣體恰好使200mL 0.01mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液褪色，則實驗中取用的硫酸的物質的量為0.02mol．

Answer 1

分析 （1）先關閉止水夾E和分液漏斗旋塞，然后向分液漏斗中加水，再打開分液漏斗旋塞，根據分液漏斗中下端水的變化判斷各裝置的氣密性；
（2）濃硫酸和銅在加熱條件下發(fā)生反應生成硫酸銅、水和二氧化硫；反應中濃硫酸起到酸性和氧化性的作用；
（3）二氧化硫污染空氣，應用氫氧化鈉溶液吸收；
（4）裝置B的作用是貯存多余的氣體，所盛裝溶液應避免二氧化硫的溶解和發(fā)生化學反應；
（5）生成沉淀為硫酸鋇，根據S原子守恒可知反應后剩余的硫酸根離子的物質的量，再根據消耗的高錳酸鉀的物質的量計算出二氧化硫的物質的量，然后根據質量守恒可知硫酸的物質的量．

解答 解：（1）檢驗各裝置氣密性是否良好的方法為：關閉止水夾E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打開分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，證明氣密性良好，若水一直滴下，則氣密性不好，
故答案為：關閉止水夾E和分液漏斗的旋塞，向分液漏斗中加水，然后打開分液漏斗旋塞，若漏掉中的水滴入少量后停止，證明氣密性良好，若水一直滴下，則氣密性不好；
（2）濃硫酸和銅在加熱條件下發(fā)生反應生成硫酸銅、水和二氧化硫，反應的方程式為：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O，
故答案為：Cu+2 H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O；
（3）二氧化硫污染空氣，應該用氫氧化鈉溶液吸收，可在棉花上浸有NaOH溶液，故答案為：吸收SO₂氣體，防止污染；
（4）二氧化硫易溶于水，可觀察到集氣瓶內液面下降，長頸漏斗內液面上升，裝置B的作用是貯存多余的氣體，所盛裝溶液應避免二氧化硫的溶解和發(fā)生化學反應，則應選擇飽和NaHSO₃溶液，
故答案為：集氣瓶內液面下降，長頸漏斗內液面上升；b；
（5）往反應后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，獲得沉淀3.495g，該沉淀為硫酸鋇，其物質的量為：$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol，說明反應后溶液中剩余0.015mol硫酸根離子；200mL 0.01mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液中含有高錳酸鉀的物質的量為：0.010mol/L×0.2L=0.002mol，根據關系式可2KMnO₄～5SO₂知，反應生成的二氧化硫的物質的量為：0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，根據S原子守恒可知濃硫酸中含有硫酸的物質的量為：0.015mol+0.005mol=0.02mol，
故答案為：0.02mol．

點評 本題考查濃硫酸的性質，題目難度中等，試題整合和拓展了教材中的典型實驗，側重基本實驗操作能力考查，注意握常見氣體的制備、除雜、收集、尾氣處理等基本操作方法，熟悉教材中的典型實驗裝置，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．