Question

【題目】已知銅和濃硫酸可以在加熱條件下發生如下反應:Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋A↑＋2H2O。試通過計算和推理完成下面的問題:

(1)A物質可以使酸性KMnO4溶液___________(實驗現象)。反應中的還原劑是____________（化學式）。

(2)一定量的銅片與100mL18mol/L 的濃H2SO4充分反應，如果該反應過程中轉移了0.2mol電子，生成的CuSO4的質量為_________g, 生成的A氣體在標準狀況下的體積為_________L(假設氣體全部逸出)。

(3)將反應后所得到的溶液與足量Ba(OH)2溶液充分反應，所得沉淀為混合物，其中硫酸鋇的質量為______g。(保留到0.1g，不要求計算過程)

Answer 1

【答案】褪色 SO2 16 2.24 396.1

【解析】

（1）由原子個數守恒定律可知反應2H2SO4(濃)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O中，A為SO2；二氧化硫具有還原性，能夠被酸性的高錳酸鉀氧化生成硫酸根離子；
（2）依據2H2SO4(濃)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O可知轉移2mol電子生成1mol硫酸銅，1mol二氧化硫氣體；
（3）反應后剩余溶液為硫酸和硫酸銅溶液，加入氫氧化鋇，硫酸與氫氧化鋇反應生成硫酸鋇和水，硫酸銅與氫氧化鋇反應生成硫酸鋇和氫氧化銅沉淀。

(1)銅和濃硫酸可以在加熱條件下發生如下反應(反應方程式已配平)： 2H2SO4(濃)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O，依據原子個數守恒可知A為二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可以使酸性KMnO4溶液褪色，其還原劑是SO2，故答案為：褪色；SO2；

(2)根據轉移電子守恒得溶解n(Cu)=0.2mol/2=0.1mol，根據Cu原子守恒得n(CuSO4)=n(Cu)=0.1mol，硫酸銅質量=nM=0.1mol×160g/mol=16g，根據轉移電子守恒得二氧化硫氣體體積=0.2mol/2×22.4L/mol=2.24 L，故答案為：16；2.24；

(3)反應后剩余溶液為硫酸和硫酸銅溶液，根據第（2）問可知，n(CuSO4)=n(Cu)=0.1mol，則與氫氧化鋇反應后生成的氫氧化銅沉淀；又與銅反應消耗的硫酸的物質的量為2n(Cu)=0.2mol，則反應后的剩余的硫酸的物質的量n(H2SO4)=18mol/L×0.1L-0.2mol=1.6mol，則溶液中的總的硫酸根離子的物質的量為n(CuSO4)+ n(H2SO4)=1.6mol+0.1mol=1.7mol，加入足量的氫氧化鋇后生成硫酸鋇的物質的量n(Ba SO4)=1.7mol，其質量為1.7mol×233g/mol=396.1g。