Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為研究Cu與濃H₂SO₄的反應(yīng)，設(shè)計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）．實驗選用細銅絲、98.3%H₂SO₄、品紅溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端浸入濃H₂SO₄中，另一端露置在液面上方．以下是該學(xué)習(xí)小組部分交流記錄及后續(xù)探究實驗的記錄：

材料一：小組交流摘錄
學(xué)生1：加熱前，無現(xiàn)象發(fā)生；加熱后，液面下的銅絲變黑，表面產(chǎn)生氣泡，有細小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲表面進入濃硫酸中，黑色物質(zhì)是什么？值得探究！
學(xué)生2：，我也觀察到黑色顆粒狀物質(zhì)，后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨�固體，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的無水CuSO₄．
學(xué)生3：你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑，而且試管上部內(nèi)壁有少量淡黃色固體凝聚，會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應(yīng)，我查資料發(fā)現(xiàn)：2Cu+S→Cu₂S（黑色）．
材料二：探究實驗剪輯
實驗1：將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑，然后插入稀硫酸中，銅絲重新變得光亮，溶液呈藍綠色；將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑，然后插入稀硫酸中無變化．
實驗2：截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲，插入稀硫酸中無變化；將濃硫酸液面下方變黑的銅絲，插入稀硫酸，黑色變淺了些，溶液呈藍色．
實驗3：將溶液過濾得黑色顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)稀硫酸洗、蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱，然后冷卻，用電子天平稱重發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少．
根據(jù)上述材料回答下列問題
（1）A試管上方的長導(dǎo)管的作用是

 

；D、E兩支試管中CCl₄的作用是

 

．
（2）加熱過程中，觀察到A試管中出現(xiàn)大量白色煙霧，起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)，在持續(xù)加熱濃硫酸（沸騰）時，淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失．寫出淡黃色固體消失的化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
（3）對A試管中的濃H₂SO₄和銅絲進行加熱，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色，并有大量氣泡冒出，已知SO₂難溶于CCl₄中，但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀．你的猜想是：

 

．設(shè)計實驗驗證你的猜想

 

．
（4）根據(jù)上述研究，結(jié)合所學(xué)知識，你認為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是

 

．（寫化學(xué)式）

Answer 1

考點：濃硫酸的性質(zhì)實驗

專題：氧族元素

分析：（1）長導(dǎo)管除了導(dǎo)氣作用之外，還可以讓氣體冷凝，回流；二氧化硫和強堿的反應(yīng)十分劇烈，要注意防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生；
（2）硫在加熱時能和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和水；
（3）根據(jù)二氧化硫易溶于水，二氧化硫過量，反應(yīng)生成了亞硫酸氫鈣進行解答；利用酸式鹽和強堿中的氫氧根反應(yīng)能得到正鹽設(shè)計方案；
（4）含有銅元素的常見黑色物質(zhì)有CuO、CuS、Cu₂S，結(jié)合實際來回答．

解答： 解：（1）根據(jù)實驗裝置，長導(dǎo)管的作用一定是能導(dǎo)氣，但氣體在導(dǎo)管中時間一長就會冷凝，回流，二氧化硫和強堿的反應(yīng)十分劇烈，可以采用四氯化碳的作用來達到防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生的目的，
故答案為：導(dǎo)氣、冷凝、回流；防止倒吸；
（2）濃硫酸具有強氧化性，硫在加熱時能和濃硫酸反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為S+2H₂SO₄（濃）

△   .

3SO₂↑+2H₂O，
故答案為：S+2H₂SO₄（濃）

△   .

3SO₂↑+2H₂O；
（3）猜想為：由于SO₂產(chǎn)生的快而多且溶解度較大，Ca（OH）₂溶解度很小，生成了Ca（HSO₃）₂溶液的緣故；Ca（HSO₃）₂能和強堿反應(yīng)生成溶解度較小的亞硫酸鈣，根據(jù)氫氧化鈉溶液能夠與亞硫酸氫鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣進行檢驗，檢驗方案為：取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成，
故答案為：由于SO₂產(chǎn)生的快而多且溶解度較大，Ca（OH）₂溶解度很小，生成了Ca（HSO₃）₂溶液的緣故；取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成；
（4）將濃硫酸液面下方變黑的銅絲，插入稀硫酸、黑色明顯變淺，溶液呈藍綠色，說明黑色物質(zhì)部分溶于稀硫酸，故答案為：CuO、CuS、Cu₂S．

點評：本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)，題目難度中等，注意掌握濃硫酸具有的化學(xué)性質(zhì)，明確濃硫酸與銅反應(yīng)原理，（3）為難點和易錯點，注意根據(jù)題中信息進行猜想和設(shè)計方案．