某研究性學(xué)習(xí)小組為了研究Cu與濃H
2SO
4的反應(yīng)和比較Cu的+1價(jià)化合物與+2價(jià)化合物的穩(wěn)定性，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(huà)出）實(shí)驗(yàn)選用細(xì)銅絲、98.3%H
2SO
4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl
4、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端投入濃H
2SO
4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：小組交流記錄
學(xué)生1：加熱前，無(wú)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：我也觀察到黑色顆粒狀物質(zhì)，后來(lái)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨腆w，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO
4．
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?jī)?nèi)壁有少量淡黃色S固體凝聚，會(huì)不會(huì)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+S
Cu
2S（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(wú)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(wú)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(guò)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)量減小10%左右．
根據(jù)上述材料回答下列問(wèn)題：
（1）A試管上方的長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是；
導(dǎo)氣、冷凝、回流
導(dǎo)氣、冷凝、回流
；D、E兩支試管中CCl
4
的作用是
防止倒吸
防止倒吸
．
（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)，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(duì)A試管中的濃H
2SO
4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(jiàn)D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀．學(xué)生1猜想是由于SO
2溶解度較大，生成了Ca（SHO
3）
2的緣故．請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生1的猜想
取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
．
（4）根據(jù)上述研究，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是：
CuO、CuS、Cu2S
CuO、CuS、Cu2S
．（寫化學(xué)式）
（5）學(xué)生2將反應(yīng)后的反應(yīng)液稀釋后進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溶液呈酸性，對(duì)比，學(xué)生2提出猜想是：銅與濃硫酸反應(yīng)生成的硫酸銅水解使溶液呈酸性，請(qǐng)寫出該水解反應(yīng)的離子方程式：
Cu
2++H
2O
Cu（OH）
2+2H
+Cu
2++H
2O
Cu（OH）
2+2H
+．
你的猜想是：
銅和濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中硫酸過(guò)量使溶液顯酸性
銅和濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中硫酸過(guò)量使溶液顯酸性
；
請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證你的猜想：
取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無(wú)色無(wú)味的氣體產(chǎn)生，證明硫酸過(guò)量（其他答案也合理）
取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無(wú)色無(wú)味的氣體產(chǎn)生，證明硫酸過(guò)量（其他答案也合理）
．
（6）該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為了比較Cu的+1價(jià)化合物和+2價(jià)化合物的穩(wěn)定性，他們?nèi)?8gCu（OH）
2固體，加熱至80℃-100℃時(shí)，得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末X．冷卻后稱量，X的質(zhì)量為72g．向X中加入過(guò)量稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到容器中還有紅色固體存在，據(jù)此可推得，X的化學(xué)式為
Cu2O
Cu2O
，可以得出的結(jié)論是
高于100°C時(shí)Cu2O比CuO穩(wěn)定，在溶液中Cu2+比Cu+穩(wěn)定
高于100°C時(shí)Cu2O比CuO穩(wěn)定，在溶液中Cu2+比Cu+穩(wěn)定
．
發(fā)散思維新課堂系列答案
