Question

2．某化學興趣小組探究銅與濃硫酸的反應，探究過程如下．
實驗一：銅與濃硫酸反應
按如圖裝置進行實驗（部分夾持裝置略）．
（1）儀器X的名稱是分液漏斗，裝置B的作用是防止倒吸；
（2）組裝好儀器，檢查裝置氣密性的操作是手握燒瓶，若C、D導管中有氣泡冒出，松開手，C、D中有液柱回流；
（3）裝置C中發(fā)生反應的離子方程式是2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
實驗二：探究產物成分
上述實驗后發(fā)現燒瓶底部有灰色固體，興趣小組同學設計實驗進一步探究灰色固體的成分．
【查閱資料】
i．銅與濃硫酸反應可能有CuO、Cu₂S、CuS等副產物生成．
ii．CuO、Cu₂S和CuS均為黑色不溶于水的固體；Cu₂S和CuS不溶于稀硫酸，在空氣中充分燃燒，均轉化為CuO和SO₂．
【實驗探究】
（4）請完成下表：

實驗步驟	現象	結論
取灰色固體于燒杯中，加入蒸餾水，攪拌、過濾，洗滌濾渣	固體部分溶解，溶液呈藍色	灰色固體中含有CuSO4
將濾渣轉移到另一燒杯中，加入足量稀硫酸，攪拌，充分反應后過濾，將濾渣洗滌、干燥	固體部分溶解，濾液呈藍色，濾渣為黑色	灰色固體中含有CuO
稱量上一步得到的黑色濾渣2.56g，在空氣中灼燒至恒重，冷卻、稱量	得到2.40g固體	灰色固體中含有Cu2S、CuS

Answer 1

分析 （1）根據儀器X的特征及常見儀器的名稱解答；短管進短管出可防止倒吸；
（2）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（3）SO₂使酸性高錳酸鉀褪色，發(fā)生氧化還原反應生成錳離子、硫酸根離子和水；
（4）依據資料有關信息結合銅離子在溶液中呈藍色分析，得到2.40g固體，根據銅原子守恒分析．

解答 解：A裝置中是銅和濃硫酸加熱，反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，B防止倒吸，C利用二氧化硫的還原性檢驗二氧化硫，D吸收尾氣．
（1）X為球形漏斗帶有玻璃活塞為分液漏斗，裝置B短管進短管出可防止倒吸，
故答案為：分液漏斗；防止倒吸；
（2）裝置氣密性的檢查一般常用加熱法，依據的原理是：通過加熱（用酒精燈或熱毛巾或體溫）密閉容器，使其中的氣體受熱膨脹，壓強變大，導致放入水中的導管口有氣泡冒出（導管應先放入水中），移開熱源后，由于裝置中的氣體遇冷收縮、壓強變小，又會在導管里形成一段水柱，所以組裝好儀器，檢查裝置氣密性的操作是手握燒瓶，若C、D導管中有氣泡冒出，松開手，C、D中有液柱回流，
故答案為：手握燒瓶，若C、D導管中有氣泡冒出，松開手，C、D中有液柱回流；
（3）裝置C中SO₂和酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應褪色，生成錳離子、硫酸根離子，離子反應為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（4）銅與濃硫酸反應Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，取灰色固體于燒杯中，加入蒸餾水，攪拌、過濾，洗滌濾渣，固體部分溶解，溶液呈藍色，為CuSO₄，將濾渣轉移到另一燒杯中，加入足量稀硫酸，攪拌，充分反應后過濾，將濾渣洗滌、干燥，Cu₂S和CuS不溶于稀硫酸，濾液呈藍色，溶解的是CuO，稱量上一步得到的黑色濾渣2.56g，在空氣中灼燒至恒重，冷卻、稱量得到2.40g固體為氧化銅，物質的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{2.4g}{80g/mol}$=0.03mol，若黑色濾渣為Cu₂S則其質量為0.03×$\frac{1}{2}$×160g=2.4g，若黑色濾渣為CuS則其質量為0.03×96g=2.88g，原黑色濾渣為2.56g，為Cu₂S、CuS混合物，
故答案為：CuSO₄；CuO；Cu₂S、CuS．

點評 本題考查了探究銅與濃硫酸的反應，題目難度中等，涉及濃硫酸與銅反應、二氧化硫的還原性的實驗驗證、污染氣體的實驗處理、產物的檢驗等知識，（4）為難點，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．