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、CCl₄、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：小組交流摘錄

    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?jī)?nèi)壁有少量淡黃色硫固體凝聚，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+SCu₂S(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、于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)A試管上方的長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是________________________；D、E兩支試管中CCl₄的作用是____________________________________。

(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?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溶液的緣故。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生1的猜想_______________________________________。

(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_______________________。(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)此，學(xué)生2提出的猜想是：銅與濃硫酸反應(yīng)生成的硫酸銅水解使溶液呈酸性。

你的猜想是：____________________________________。

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：_____________________________________。

Answer 1

(1)冷凝、回流 防止倒吸

(2)S+2 H₂SO₄(濃)3SO₂↑+2H₂O

(3)取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成。(或者加熱、加鹽酸檢驗(yàn)SO₂氣體等方法，開放題，正確即可)

(4)CuO、CuS、Cu₂S(或CuO、CuS或CuO、Cu₂S)

(5)銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中硫酸過量使溶液呈酸性

    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(開放題，正確即可)