Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為研究Cu與濃硫酸的反應(yīng)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)。

實(shí)驗(yàn)選用細(xì)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，一端沒入濃硫酸中，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(shí)驗(yàn)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，液面下銅絲變黑，產(chǎn)生氣泡，有細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲表面進(jìn)入濃硫酸中，黑色物質(zhì)是什么？值得探究！

學(xué)生2：加熱后，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S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+SCu₂S(黑色)。

材料二：探究實(shí)驗(yàn)剪輯

實(shí)驗(yàn)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(lán)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(shí)驗(yàn)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，黑色明顯變淺，溶液呈藍(lán)綠色。

實(shí)驗(yàn)3：將溶液中的黑色顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)過濾、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10%左右。

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(shí)，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試管中的濃硫酸和銅絲進(jìn)行加熱，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色，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______________________________。

(4)根據(jù)上述研究，結(jié)合所學(xué)知識，你認(rèn)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

(1)冷凝、回流  防止倒吸

(2)S+2H₂SO₄(濃)3SO₂↑+2H₂O

(3)SO₂溶解度較大，生成了Ca(HSO₃)₂溶液

(4)CuO、CuS、Cu₂S

解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)銅與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物。(1)長導(dǎo)管的作用是冷凝氣體，D、E兩支試管中CCl₄的作用是防止倒吸，因?yàn)楫a(chǎn)物中的SO₂、CO₂氣體能被堿液完全吸收，容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象；(2)出現(xiàn)的淡黃色固體只能是單質(zhì)硫，消失的原因是被濃硫酸氧化；(3)中生成了Ca(HSO₃)₂而不出現(xiàn)沉淀；(4)依據(jù)材料二中幾個(gè)實(shí)驗(yàn)可以推出結(jié)論。