Question

【題目】某化學(xué)小組欲進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究金屬與濃硫酸反應(yīng)。試回答下列問題。

(1)利用如圖裝置研究銅與濃硫酸反應(yīng)，反應(yīng)化學(xué)方程式為______________________________________；B裝置的目的是______________________________________________；x溶液為____________________。

(2)將上述實(shí)驗(yàn)中的銅改為黃銅(銅鋅合金)，實(shí)驗(yàn)后階段可觀察到倒立漏斗邊緣有氣體冒出，且越來越快。該氣體可能為________，氣體產(chǎn)生越來越快的原因可能是______________________________(至少兩點(diǎn))。

驗(yàn)證該氣體的實(shí)驗(yàn)方案如下：

①裝置連接順序:x→c→____→____→____→____→____→g。

②能證明上述假設(shè)成立的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________________。

(3)取少量鎂粉加入盛濃硫酸的燒杯，在通風(fēng)櫥中實(shí)驗(yàn)。充分反應(yīng)后溶液中有灰白色懸浮物（硫單質(zhì)），設(shè)計(jì)方案研究該懸浮物的組成，請(qǐng)幫助完善。(假設(shè)鎂的化合物都溶于稀酸)

①補(bǔ)充括號(hào)內(nèi)應(yīng)加入的試劑______________________。

②寫出產(chǎn)生該灰白色懸浮物主要反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 檢驗(yàn)產(chǎn)物SO2 NaOH溶液(其他合理答案均可得分) H2 反應(yīng)后期，c(H＋)增大，與Zn反應(yīng)生成H2速率加快；黃銅為銅鋅合金，與硫酸形成原電池產(chǎn)生H2速率加快；反應(yīng)放熱 d e f a b E中(硬質(zhì)玻璃管)黑色粉末變紅，H中(球形干燥管)固體由白色變?yōu)樗{(lán)色 CS2或熱的濃NaOH溶液 3Mg＋4H2SO4(濃)=3MgSO4＋S＋4H2O

【解析】

探究銅和濃硫酸的反應(yīng)，在加熱條件下銅和濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4、SO2和H2O，SO2可以使品紅褪色，過量的SO2可以用NaOH溶液吸收。銅鋅合金和濃硫酸反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，濃硫酸濃度降低，可以和鋅生成氫氣。利用氫氣能和黑色的氧化銅反應(yīng)生成紅色的銅以及生成的水能使白色的無水硫酸銅變藍(lán)的現(xiàn)象驗(yàn)證氫氣的生成。鎂和濃硫酸反應(yīng)生成硫，硫可以溶于CS2，也可以和熱的NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的Na2S、Na2SO3。

(1)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，在加熱條件下與Cu反應(yīng)生成CuSO4、SO2和H2O，故化學(xué)方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；二氧化硫具有漂白性，可以使品紅溶液褪色，常用品紅溶液來檢驗(yàn)二氧化硫氣體；二氧化硫是有毒氣體且為酸性氣體，C為尾氣吸收裝置，故x溶液可以是NaOH溶液。

(2)若將上述實(shí)驗(yàn)中的銅改為黃銅(銅鋅合金)，實(shí)驗(yàn)后階段濃硫酸變稀，稀硫酸與鋅反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣，所以實(shí)驗(yàn)后階段可觀察到倒立漏斗邊緣有氣體冒出，該氣體可能為H2；根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，結(jié)合該實(shí)驗(yàn)原理及條件，氣體產(chǎn)生越來越快的原因可能是：反應(yīng)后期，濃硫酸變?yōu)橄×蛩�，電離程度增大，c(H+)增大，與Zn反應(yīng)生成H2速率加快；黃銅為銅鋅合金，與硫酸形成原電池產(chǎn)生H2速率加快；反應(yīng)放熱等。

①若要驗(yàn)證該氣體是氫氣，根據(jù)可供選擇的裝置及藥品，先除去二氧化硫，再吸水干燥，然后通入灼熱的氧化銅，最后檢驗(yàn)產(chǎn)物是水，所以裝置連接順序：x→c→d→e→f→a→b→g。

②若E中(硬質(zhì)玻璃管)黑色粉末變紅，說明生成了銅單質(zhì)，同時(shí)H中(球形干燥管)固體由白色變?yōu)樗{(lán)色，說明生成了水，由此可證明上述假設(shè)成立。

(3)鎂與濃硫酸反應(yīng)，硫酸可能表現(xiàn)酸性和強(qiáng)氧化性，固體生成物可能是含有鎂元素、S元素的物質(zhì)，燒杯中的混合物加水部分溶解，則不溶物為S，S易溶于二硫化碳，可以過濾后可加入二硫化碳溶解，S也能和熱的NaOH溶液反應(yīng)：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O，故也可以用熱的濃NaOH溶液溶解S；鎂和濃硫酸反應(yīng)，生成硫酸鎂、S和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+4H2SO4(濃)=3MgSO4+S+4H2O。