Question

4．將3.2g Cu與足量的濃硫酸在加熱條件下充分反應(yīng)．
（1）被還原的硫酸的物質(zhì)的量為0.05mol．
（2）把反應(yīng)后的溶液稀釋至500ml，取出50ml，向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到沉淀20.27g，則稀釋后所得溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度為1.74mol/L（保留兩位小數(shù)）．
（3）若濃硫酸中含溶質(zhì)為a mol，投入足量的銅片并加熱，充分反應(yīng)后，被還原的硫酸的物質(zhì)的量n（H₂SO₄）＜0.5amol．
（4）將產(chǎn)生的氣體緩慢通入100ml b mol/L的氫氧化鈉溶液中，若反應(yīng)物均無剩余，則b的取值范圍為0.5≤b≤1．
（5）討論b的取值范圍及與之對應(yīng)的溶液的溶質(zhì)及其物質(zhì)的量，將結(jié)果填于下表中

b的范圍	溶質(zhì)的種類	溶質(zhì)的物質(zhì)的量（mol）
0.5	NaHSO3	0.05

Answer 1

分析 （1）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出銅的物質(zhì)的量，再結(jié)合反應(yīng)方程式計算出被還原的硫酸的物質(zhì)的量；
（2）2.33g沉淀為硫酸鋇，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出硫酸鋇的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=$\frac{n}{V}$計算出硫酸根離子的濃度；
（3）銅與濃硫酸的反應(yīng)中，濃硫酸變成稀硫酸，反應(yīng)停止，所以參加反應(yīng)的硫酸越大小于溶液中總的硫酸，據(jù)此進行分析；
（4）根據(jù)銅的量計算出生成二氧化硫的物質(zhì)的量，再結(jié)合反應(yīng)生成亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉分別計算出b的值，從而得出其取值范圍；
（5）當b=0.5時，氫氧化鈉與二氧化硫恰好反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉；
當b＜0.5時，二氧化硫過量，反應(yīng)生成的溶質(zhì)為亞硫酸氫鈉；
當b=1時，二者恰好反應(yīng)生成亞硫酸鈉，；
當0.5＜b＜1時，二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物；
當b＞1時，氫氧化鈉過量，反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)后溶質(zhì)為亞硫酸鈉和氫氧化鈉的混合物，其中亞硫酸鈉為0.05mol，據(jù)此結(jié)合反應(yīng)方程式進行計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）Cu與足量的濃硫酸在加熱條件下充分反應(yīng)的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂+2H₂O，3.2g銅的物質(zhì)的量為：$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，反應(yīng)生成二氧化硫為0.05mol，而濃硫酸被還原生成二氧化硫，則被還原的硫酸的物質(zhì)的量為0.05mol，
故答案為：0.05mol；
（2）20.27g硫酸鋇的物質(zhì)的量為：$\frac{20.27g}{233g/mol}$≈0.087mol，則稀釋后溶液中硫酸根離子的物質(zhì)的量為0.087mol，其濃度為：$\frac{0.087mol}{0.05L}$=1.74mol/L，
故答案為：1.74mol/L；     
（3）若濃硫酸中含溶質(zhì)amol，投入足量的銅片并加熱，充分反應(yīng)后，由于稀硫酸不與銅反應(yīng)，則被還原的硫酸的物質(zhì)的量一定小于0.5amol，
故答案為：＜0.5a；
（4）3.2g銅的物質(zhì)的量為：$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，0.05mol銅完全反應(yīng)生成0.05mol二氧化硫，
100mL bmol•L^-1的NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：bmol/L×0.1L=0.1bmol，
當氫氧化鈉與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉時，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.1bmol=0.05mol×2，解得：b=1，
當二者反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉時，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.1bmol=0.05mol，解得：b=0.5，
所以b的范圍為：0.5≤b≤1，
故答案為：0.5≤b≤1；
（5）當b=0.5時，氫氧化鈉與二氧化硫恰好反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，生成的亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量=n（NaOH）=0.1bmol=0.05mol；
當b＜0.5時，二氧化硫過量，反應(yīng)生成的溶質(zhì)為亞硫酸氫鈉，生成的亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量=n（NaOH）=0.1bmol；
當b=1時，二者恰好反應(yīng)生成亞硫酸鈉，生成亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為：0.05mol；
當0.5＜b＜1時，二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，其中生成亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量為：（0.1-0.1b）mol，生成亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為：（0.1b-0.05）mol；
當b＞1時，氫氧化鈉過量，反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)后溶質(zhì)為亞硫酸鈉和氫氧化鈉的混合物，其中亞硫酸鈉為0.05mol，剩余的氫氧化鈉為：0.1bmol-0.05mol×2=（0.1b-0.1）mol，
故答案為：

b的范圍	溶質(zhì)的種類	溶質(zhì)的物質(zhì)的量（mol）
＜0.5	NaHSO3	0.1b
0.5	NaHSO3	0.05
0.5～1	NaHSO3Na2SO3	NaHSO3：0.1-0.1b Na2SO3：0.1b-0.05
1	Na2SO3	0.05
＞1	Na2SO3 NaOH	Na2SO3：0.05  NaOH：0.1b-0.1

點評 本題考查了有關(guān)范圍討論的化學計算，題目難度較大，試題知識點較多、計算量較大，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算能力，注意掌握討論法在化學計算中的應(yīng)用方法．