Question

11．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)在探究金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)銅與稀硫酸在常溫或加熱的條件下均不反應(yīng)．那么，銅與濃硫酸能否發(fā)生反應(yīng)呢？他們設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行探究．
【猜想與假設(shè)】
①在常溫下能反應(yīng)
②常溫下不能反應(yīng)，但在加熱條件下可以反應(yīng)
③常溫下不反應(yīng)，在加熱條件下也不能反應(yīng)
【查閱資料】
（1）SO₂和CO₂相似，都能和NaOH等堿溶液反應(yīng)生成鹽和水．
（2）SO₂能使紅色的品紅溶液褪色，加熱，又能恢復(fù)原來的紅色．
【實(shí)驗(yàn)與事實(shí)】
操作①將一小塊銅片放入試管中，加入足量濃硫酸，無明顯現(xiàn)象；
操作②加熱該試管，銅片上有氣泡，產(chǎn)生了有刺激性氣味的氣體；將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，品紅溶液腿色，加熱，溶液又恢復(fù)為紅色．
操作③停止加熱，將試管中的殘液慢慢倒入水中，溶液呈藍(lán)色．
【分析與思考】
（1）同學(xué)認(rèn)為，由以上探究可知：猜想②（填序號）是正確的．
（2）同學(xué)認(rèn)為，經(jīng)檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是SO₂，操作③中溶液呈藍(lán)色可知生成了CuSO₄，所以銅和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的產(chǎn)物只有這兩者．
（3）同學(xué)認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)裝置中，“蘸有濃堿液棉花”的作用是吸收SO₂．
請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．
【反思與評價(jià)】
（4）在【分析與思考】（2）中對產(chǎn)物只是對產(chǎn)物只是SO₂ 和CuSO₄ 的判斷是否準(zhǔn)確？
否（填“是”或“否”），其理由是反應(yīng)物中有氫元素，但二氧化硫和硫酸銅中都不含氫元素．
（5）操作③中，從安全角度考慮不可以（填“可以”或“不可以”）將水倒入殘液中，其理由是殘液中含有濃硫酸，若將水倒入殘液中，濃硫酸溶于水放出大量的熱，會使溶液飛濺．
【拓展與應(yīng)用】根據(jù)以上探究和已掌握的知識，該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)制取硫酸銅的實(shí)驗(yàn)方案：
①①Cu$→_{△}^{濃硫酸}$CuSO₄
②Cu$\stackrel{△}{→}$CuO$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄
（6）經(jīng)過對兩種方案的討論、對比，同學(xué)們認(rèn)為方案②具有的優(yōu)點(diǎn)有BCD（填序號）．
A．提高銅的利用率
B．提高硫酸的利用率
C．不產(chǎn)生SO₂
D．安全性好
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（7）濃硫酸與銅加熱時(shí)能反應(yīng)，而稀硫酸與銅即使加熱也不能反應(yīng)，由此說明：物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)除了與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，還可能和溶液中溶質(zhì)的濃度有關(guān)．

Answer 1

分析 【分析與思考】（1）根據(jù)【實(shí)驗(yàn)與事實(shí)】可以證明銅和濃硫酸能反應(yīng)，生成物中有二氧化硫和硫酸銅進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)二氧化硫能使品紅溶液褪色，加熱，又能恢復(fù)原來的紅色進(jìn)行分析；
（3）其中的二氧化硫是有毒氣體，不能直接排放到空氣中，應(yīng)該用堿液吸收；濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，可以在加熱的條件下與銅反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水進(jìn)行分析；
【反思與評價(jià)】（4）在【反思與評價(jià)】中，根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)和組成來回答，濃硫酸溶于水要放出大量的熱，所以濃硫酸不能倒入水中，濃硫酸中含有氫元素，生成物中也要有氫元素；
（5）根據(jù)濃硫酸溶于水會放出大量的熱進(jìn)行分析；
【拓展與應(yīng)用】（6）考慮制取硫酸銅的方案的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，要從原料的利用率，環(huán)保，安全等方面考慮；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（7）根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)除了與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，還可能和溶液中溶質(zhì)的濃度有關(guān)．

解答 解：【分析與思考】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象，可以證明銅和濃硫酸在加熱的時(shí)候能反應(yīng)，生成物中有二氧化硫和硫酸銅，所以猜想②正確；
（2）通過題中的現(xiàn)象可知，檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是SO₂，操作③中溶液呈藍(lán)色可知生成了CuSO₄，所以銅和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的產(chǎn)物只有這兩者；
（3）二氧化硫有毒，能和堿溶液反應(yīng)，所以可以用濃堿液吸收；
濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，可以在加熱的條件下與銅反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
【反思與評價(jià)】（4）因?yàn)榉磻?yīng)物中有氫，硫、氧、銅四種元素，根據(jù)反應(yīng)前后元素的種類不變的原則，生成物中應(yīng)該有氫元素；
（5）濃硫酸溶于水會放出大量的熱，造成液滴飛濺，所以不能把含濃硫酸的物質(zhì)倒入水中；
【拓展與應(yīng)用】（6）比較這兩個(gè)方案，從經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，安全的角度考慮，濃硫酸使用時(shí)要注意安全，二氧化硫有毒等，通過綜合考慮，方案乙比甲要好的多，故選：BCD；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（7）濃硫酸與銅加熱時(shí)能反應(yīng)，而稀硫酸與銅即使加熱也不能反應(yīng)，由此說明：物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)除了與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，還可能和溶液中溶質(zhì)的濃度有關(guān)．
故答案為：（1）②；
（2）SO₂，CuSO₄；
（3）吸收SO₂；
Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
【反思與評價(jià)】（4）否，反應(yīng)物中有氫元素，但二氧化硫和硫酸銅中都不含氫元素；
（5）不可以，殘液中含有濃硫酸，若將水倒入殘液中，濃硫酸溶于水放出大量的熱，會使溶液飛濺；
【拓展與應(yīng)用】（6）BCD；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（7）濃度．

點(diǎn)評 銅和稀硫酸不反應(yīng)，和濃硫酸在加熱的條件能發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)闈饬蛩嵊袕?qiáng)氧化性，但不屬于置換反應(yīng)．