Question

5．某研究性學(xué)習(xí)小組為了研究Cu與濃H₂SO₄的反應(yīng)，設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）

實(shí)驗(yàn)選用細(xì)銅絲、98.3%H₂SO₄、品紅溶液、澄清石灰水、CC1₄、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端沒入濃H₂SO₄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：小組交流滴錄
學(xué)生1：加熱前，無現(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)，后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨�固體，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO₄．
學(xué)生3：你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑，而且試管上部內(nèi)壁有少量淡黃色S固體凝聚，會不會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=Cu₂S（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)量減少10%左右．
根據(jù)上述材料回答下列問題：
（1）D、E兩支試管中CC1₄的作用是防止倒吸；
（2）加熱過程中，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內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)，在持續(xù)加熱濃硫酸（沸騰）時，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：S+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；
（3）對A試管中的濃H₂SO₄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SO₂溶解度較大，生成了Ca（HSO₃）₂的緣故．請你設(shè)計實(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；
（4）根據(jù)上述研究，結(jié)合所學(xué)知識，你認(rèn)為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是CuO、CuS、Cu₂S；（寫化學(xué)式）
（5）反應(yīng)完全后稀釋溶液呈酸性，學(xué)生2猜想反應(yīng)中濃硫酸可能過量，請你設(shè)計一個簡單的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證稀釋后的溶液由于硫酸過量呈酸性，取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無色無味的氣體產(chǎn)生，證明硫酸過量．

Answer 1

分析 （1）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）利用酸式鹽和強(qiáng)堿中的氫氧根反應(yīng)能得到正鹽，可以使用氫氧化鈉溶液進(jìn)行檢驗(yàn)；
（4）含有銅元素的常見黑色物質(zhì)有CuO、CuS、Cu₂S，結(jié)合實(shí)際來回答；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況來判斷溶液顯酸性的可能原因并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證．

解答 解：（1）因二氧化硫和強(qiáng)堿的反應(yīng)十分劇烈，可以采用四氯化碳的作用來達(dá)到防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生；
故答案為：防止倒吸；
（2）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，硫在加熱時能和濃硫酸反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：S+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；故答案為：S+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；
（3）Ca（HSO₄）₂能和強(qiáng)堿反應(yīng)生成溶解度較小的亞硫酸鈣，可以加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成；故答案為：取樣后，向其中加氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成；
（4）含有銅元素的黑色物質(zhì)有：CuO、CuS、Cu₂S，根據(jù)題中信息可知，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；
（5）溶液顯酸性的可能原因是硫酸過量，可以加入金屬鐵來檢驗(yàn)溶液中氫離子的存在，方法為：取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無色無味的氣體產(chǎn)生，證明硫酸過量；
故答案為：取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無色無味的氣體產(chǎn)生，證明硫酸過量．

點(diǎn)評 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)，注意掌握濃硫酸具有的化學(xué)性質(zhì)，明確性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計的方法，明確題中資料信息是解題根據(jù)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力，題目難度中等．