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(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置（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(méi)入濃硫酸中，另一端露在液面上方．
回答下列問(wèn)題：
（1）A試管上方的長(zhǎng)導(dǎo)管作用是

 

．D、E兩支試管中CCl₄的作用是

 

．
（2）加熱過(guò)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?jī)?nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)，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)方程式：

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色而未見(jiàn)D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀可能是生成

 

物質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明

 

．
（4）若將品紅溶液換成酸性KMnO₄溶液，則離子方程式為

 

．
（5）某學(xué)生觀察A裝置試管底部有黑色顆粒物質(zhì)，可能是

 

（寫化學(xué)式）．
（6）經(jīng)分析該黑色固體中只含兩種元素且質(zhì)量比為4：1，將其投入到一定濃度的硝酸溶液反應(yīng)后，生成兩種酸的對(duì)應(yīng)鹽，及NO₂、NO、H₂O，當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1：1時(shí)，實(shí)際參加反應(yīng)的物質(zhì)與硝酸的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

專題：

分析：（1）長(zhǎng)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(qiáng)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(shí)能和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)二氧化硫易溶于水，二氧化硫過(guò)量，反應(yīng)生成了亞硫酸氫鈣進(jìn)行解答；利用酸式鹽和強(qiáng)堿中的氫氧根反應(yīng)能得到正鹽設(shè)計(jì)方案；
（4）二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和錳離子，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（5）含有銅元素的常見(jiàn)黑色物質(zhì)有CuO、CuS、Cu₂S，結(jié)合實(shí)際來(lái)回答；
（6）該黑色固體中只含兩種元素且質(zhì)量比為4：1，CuO、CuS、Cu₂S中滿足條件的為CuO、Cu₂S，再根據(jù)與硝酸反應(yīng)生成兩種酸的對(duì)應(yīng)鹽，則只能為Cu₂S，反應(yīng)后生成硝酸銅、硫酸銅、NO₂、NO、H₂O，生成硫化亞銅、硝酸的物質(zhì)的量，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律、化合價(jià)升降相等計(jì)算出二者的物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置，長(zhǎng)導(dǎo)管的作用一定是能導(dǎo)氣，但氣體在導(dǎo)管中時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)冷凝，回流；二氧化硫和強(qiáng)堿的反應(yīng)十分劇烈，可以采用四氯化碳的作用來(lái)達(dá)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(qiáng)氧化性，硫在加熱時(shí)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(qiáng)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(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)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：Ca（HSO₃）₂；取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成；
（4）二氧化硫有還原性，高錳酸鉀有氧化性，二氧化硫和高錳酸鉀能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（5）A裝置試管底部有黑色顆粒物質(zhì)，可能是副反應(yīng)生成的CuO、CuS、Cu₂S，
故答案為：CuO、CuS、Cu₂S；
（6）經(jīng)分析該黑色固體中只含兩種元素且質(zhì)量比為4：1，將其投入到一定濃度的硝酸溶液反應(yīng)后，生成兩種酸的對(duì)應(yīng)鹽，則該黑色固體為Cu₂S，設(shè)Cu₂S的物質(zhì)的量為x、硝酸的物質(zhì)的量為y，根據(jù)S元素守恒可知生成CuSO₄的物質(zhì)的量為x，根據(jù)N元素則生成Cu（NO₃）₂的物質(zhì)的量為：2x-x=x，xmolCu（NO₃）₂中含有2xmolN原子，則NO₂、NO的總物質(zhì)的量為：y-2x，又由于n（NO₂）：n（NO）=1：1，則n（NO₂）=n（NO）=

y-2x

2

，
xmolCu₂S完全反應(yīng)化合價(jià)升高的物質(zhì)的量為：x×（1×2）+x×[6-（-2）]=10x，
硝酸被還原成NO₂、NO，化合價(jià)降低的總物質(zhì)的量為：

y-2x

2

×（3+1）=2y-4x，
氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升降相等，則2y-4x=10x，解得：x：y=1：7，
故答案為：1：7．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)及探究物質(zhì)組成的方法，題目難度較大，試題題量較大，知識(shí)點(diǎn)較多，注意掌握濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)，明確銅與濃硫酸的反應(yīng)原理，（6）為難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，注意明確解答方法．