Question

某化學(xué)課外興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng)情況，用如圖1所示裝置進(jìn)行有關(guān)實驗．
已知：①SO₂難溶于飽和亞硫酸氫鈉溶液．②SO₂能與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)．
請回答：
（1）裝置A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為______．此反應(yīng)表明濃硫酸具有（填字母）______．
a．酸性　　　 b．脫水性　　　 c．強(qiáng)氧化性　　　d．吸水性
（2）裝置D中試管口放置的棉花中浸入______溶液，其作用是______．
（3）裝置B的作用是貯存多余的氣體．當(dāng)D處有明顯的現(xiàn)象后，關(guān)閉旋塞K并移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產(chǎn)生，此時B中的現(xiàn)象是______．B中應(yīng)放置的液體是（填字母）______．
a．水　　 b．飽和NaHSO₃溶液　　 c．酸性KMnO₄溶液　　 d．NaOH溶液
（4）實驗中，取一定質(zhì)量的銅片和一定體積18.4mol?L^-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余．
①有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解，你認(rèn)為原因是______．
②下列藥品中能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的燒瓶中確有余酸的是（填字母）______．
a．銀粉　　 b．鐵粉　　 c．BaCl₂溶液　　 d．NaHCO₃溶液
（5）實驗中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色固體外，在銅表面還產(chǎn)生黑色固體甲，其中可能含有氧化銅、硫化銅、硫化亞銅，以及被掩蔽的氧化亞銅．
查閱資料：
i．氧化亞銅在酸性環(huán)境下會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺和銅單質(zhì)，在氧氣流中煅燒，可以轉(zhuǎn)化為氧化銅．
ii．硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸，在氧氣流中煅燒，硫化銅和硫化亞銅都轉(zhuǎn)化為氧化銅和二氧化硫．
為了研究甲的成分，該小組同學(xué)在收集到足夠量的固體甲后，進(jìn)行了如圖2所示實驗：
①Ⅲ中在煅燒過程中一定發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．
②下列對于固體甲的成分的判斷中，正確的是（填字母選項）______．
a．固體甲中，CuO和Cu₂O至少有一種
b．固體甲中，CuS和Cu₂S不能同時存在
c．固體甲中若沒有Cu₂O，則一定有Cu₂S
d．固體甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

解：（1）濃硫酸和銅在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化硫，反應(yīng)的方程式為Cu+2 H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O；反應(yīng)中濃硫酸起到酸性和氧化性的作用，
故答案為：Cu+2 H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂↑+2 H₂O；a c；
（2）二氧化硫污染空氣，應(yīng)用氫氧化鈉溶液吸收，可在棉花上浸有NaOH溶液，故答案為：NaOH；吸收SO₂氣體，防止污染空氣；
（3）二氧化硫易溶于水，可觀察到集氣瓶內(nèi)液面下降，長頸漏斗內(nèi)液面上升，裝置B的作用是貯存多余的氣體，所盛裝溶液應(yīng)避免二氧化硫的溶解和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則應(yīng)選擇飽和NaHSO₃溶液，
故答案為：集氣瓶內(nèi)液面下降，長頸漏斗內(nèi)液面上升；b；
（4）①一定質(zhì)量的銅片和12ml 18mol?L^-1濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余，說明一定剩余酸，這是因為濃硫酸隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃度變小成為稀硫酸，不再和銅發(fā)生反應(yīng)，所以有一定量的余酸但未能使用銅片完全溶解；
故答案為：濃硫酸由濃變稀，稀硫酸不再與銅反應(yīng)；
②驗證剩余的稀硫酸，必須與硫酸反應(yīng)且現(xiàn)象明顯，所以加入鐵粉會生成氣體說明含有氫離子證明有余酸，加入氯化鋇溶液會產(chǎn)生白色沉淀式硫酸根離子的性質(zhì)，因反應(yīng)生成的產(chǎn)物中含有硫酸銅，也可以生成白色沉淀，所以不能證明酸的存在，加入銀粉不反應(yīng)不能證明，加入碳酸氫鈉溶液生成氣體說明有氣體生成是氫離子的性質(zhì)可以證明有酸的存在，
故答案為：b、d；
（5）①根據(jù)反應(yīng)判斷：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂ 不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，則一定存在2CuS+3O₂2CuO+2SO₂，
故答案為：2CuS+3O₂2CuO+2SO₂；
②經(jīng)分析固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應(yīng)：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂ 不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，
因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質(zhì)．
討論：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可無；
②若無Cu₂O，必有Cu₂S．
經(jīng)上分析，對于固體甲的成分的判斷中，正確的是acd，
故答案為：a c d．
分析：（1）濃硫酸和銅在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銅、水和二氧化硫；反應(yīng)中濃硫酸起到酸性和氧化性的作用；
（2）二氧化硫污染空氣，應(yīng)用氫氧化鈉溶液吸收；
（3）裝置B的作用是貯存多余的氣體，所盛裝溶液應(yīng)避免二氧化硫的溶解和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
（4）稀硫酸氧化性較弱，與銅不反應(yīng)；
（5）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應(yīng)：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂ 不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，
故③中在煅燒過程中一定發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ （條件也可為“煅燒”）．
因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質(zhì)．討論可能存在的情況可解答該題．
點(diǎn)評：本題整合和拓展了教材中的典型實驗，側(cè)重基本實驗操作能力考查，一定要弄清楚課本中的基本實驗，要通過動手做實驗去了解儀器的結(jié)構(gòu)、適用范圍和工作原理，掌握常見氣體的制備、除雜、收集、尾氣處理等基本操作，熟悉教材中的典型實驗裝置．