某学校课外活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的探究课题,并设计了如下方案进

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  • 解题思路:(1)装置是气体发生装置,需要在开始时检查装置的气密性;

    (2)二氧化硫是污染性气体不能排放到空气中,需要用氢氧化钠溶液吸收,利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中是防止液体倒吸;

    (3)烧瓶中是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,装置中长导气管兼起导气冷凝的作用,使水蒸气冷凝回流;

    (4)加入过氧化氢把亚硫酸钠氧化为硫酸钠,加入氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀,通过过滤、洗涤、干燥得到沉淀称量计算硫元素物质的量,依据硫元素守恒结合化学方程式计算需要反应的硫酸最低浓度;

    (5)不加入过氧化氢,沉淀为亚硫酸钡和硫酸钡沉淀,不能计算硫元素物质的量,对实验产生误差.

    (1)实验装置是制备二氧化硫气体的发生装置,在实验前需要检验装置气密性,防止装置漏气影响实验,

    故答案为:检验装置气密性;

    (2)二氧化硫是污染性气体不能排放到空气中,需要用氢氧化钠溶液吸收,利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中是防止液体倒吸,

    故答案为:SO2;防倒吸;

    (3)烧瓶中是铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4

    .

    CuSO4+SO2↑+2H2O,装置中长导气管兼起导气冷凝的作用,使水蒸气冷凝回流,起到了确保硫酸溶液体积保持不变的作用;

    故答案为:Cu+2H2SO4

    .

    CuSO4+SO2↑+2H2O;长导管;

    (4)加入过氧化氢把亚硫酸钠氧化为硫酸钠,加入氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀,通过过滤、洗涤、干燥得到沉淀,称量固体的质量为13.98g为硫酸钡沉淀,物质的量=[13.98g/233g/mol]=0.06mol,依据硫元素守恒,被氧化的硫酸为0.06mol,依据化学方程式可知,Cu+2H2SO4

    .

    CuSO4+SO2↑+2H2O,反应的硫酸物质的量为0.12mol,剩余硫酸物质的量=18mol/L×0.020L-0.12mol=0.24mol,剩余需要的最低浓度=[0.24mol/0.02L]=12mol/L,

    故答案为:过滤;洗涤;干燥;12mol/L;

    (5)不加入过氧化氢,沉淀为亚硫酸钡和硫酸钡沉淀,不能计算硫元素物质的量,所以需要加入过氧化氢,氧化亚硫酸钠为硫酸钠后,再进行沉淀称量计算,

    故答案为:需要;在烧杯中生成的Na2SO3可能被部分氧化为Na2SO4,如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量,从而使实验结果错误.

    点评:

    本题考点: 浓硫酸的性质实验.

    考点点评: 本题考查了浓硫酸性质的分析应用,实验设计方法的设计方法,掌握基础是解题关键,题目难度中等.