Question

(11分)某化學課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應情況，設計了下圖所示裝置進行有
關實驗：

（1）先關閉活塞a，將6.4 g銅片和12 mL 18 mol/L的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱至反應完成，發現燒瓶中還有銅片剩余．再打開活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失．
①寫出上述過程中燒瓶內發生反應的化學方程式：
打開活塞a之前                                                        ；
打開活塞a之后                                                        。
②B是用來收集實驗中產生的氣體的裝置，但集氣瓶內的導管未畫全，請直接在圖上把導管補充完整。
（2）實際上，在打開活塞a之前硫酸仍有剩余。為定量測定余酸的物質的量，甲、乙兩學生進行了如下設計：
①甲學生設計方案是：先測定銅與濃硫酸反應產生SO₂的量，再通過計算確定余酸的物質的量。他測定SO₂的方法是將裝置A產生的氣體緩緩通過裝置D，從而測出裝置A產生氣體的體積(已折算成標準狀況)。你認為甲學生設計的實驗方案中D裝置中試劑為：                  (填化學式)。
②乙學生設計的方案是：將反應后的溶液冷卻后全部移入到燒杯中稀釋，并按正確操作配制100 mL溶液，再取20 mL于錐形瓶中，用       作指示劑，用標準氫氧化鈉溶液進行滴定[已知：Cu(OH)₂開始沉淀的pH約為5]，選擇該指示劑的理由為                                                  ，再求出余酸的物質的量，若耗去a mol/L氫氧化鈉溶液b mL，則原余酸的物質的量為             mol(用含a、b的表達式來表示)。

Answer 1

（1）①Cu＋2H₂SO₄(濃)CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O   2Cu＋2H₂SO₄＋O₂===2CuSO₄＋2H₂O
②B裝置中導管長進短出
（2）①飽和NaHSO₃         ②甲基橙
因為Cu(OH)₂開始沉淀的pH約為5，若用酚酞作指示劑時溶液中的Cu^2＋會和NaOH反應，Cu(OH)₂的藍色會干擾滴定終點的正確判斷     　

解析試題分析：（1）①打開活塞a之前發生的是銅和濃硫酸的反應，方程式為：Cu＋2H₂SO₄(濃)CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O，隨著反應進行硫酸濃度變小，反應停止發生，打開活塞a后氧氣進入，在酸性條件下反應生成硫酸銅，方程式為：2Cu＋2H₂SO₄＋O₂===2CuSO₄＋2H₂O。②收集的是SO₂氣體，密度比空氣大，所以應該用向上排空氣法，因此B中導管是長進短出。
（2）①SO₂在NaHSO₃溶液中的溶解度最小所以D裝置中的試劑應該是NaHSO₃溶液。
②用NaOH滴定反應后的溶液時，由于溶液中有Cu²⁺所以不能讓Cu²⁺沉淀干擾滴定終點的判斷，因此pH應該控制在5之內，因此選用甲基橙做指示劑。滴定中用掉a mol/L氫氧化鈉溶液b mL，則原剩余的硫酸為=。
考點：銅與濃硫酸反應
點評：本題綜合性強，主要考查學生分析問題的能力，尤其在選擇指示劑的時候，要注意考慮到Cu²⁺會發生反應。