题目内容

如图所示的甲、乙两装置都可以用来进行木炭还原氧化铜的实验，小刚同学选用甲装置来进行实验：
（1）在实验过程中，W形管的左边能观察到的现象是．
（2）小刚观察到W形管右边的澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式是．
（3）实验过程中，小刚发现W管右端的气球鼓起来了，实验结束冷却到室温后，气球依然鼓着，他经过探究发现气球中的气体是二氧化碳和一氧化碳的混合物．小刚查阅资料得知：木炭和氧化铜高温时也可以反应产生铜和一氧化碳，这个反应的化学方程式为；该实验事实说明，相同的反应物发生化学变化时，因为不同，可能得到不同的生成物．
（4）甲乙两种装置相比，甲装置的优点之一是．
（5）小刚进行木炭还原氧化铜的实验（该条件下氧化铜被完全还原为金属铜），实验完成后得到了8g金属铜．试计算实验中参加反应的氧化铜的质量．（请写出简单计算过程）
（6）小刚继续用生成的铜来探究铜与稀硫酸在加热的条件下能否发生反应的实验时，发现加热沸腾一段时间后，溶液开始变成淡蓝色，同时产生较多的气泡．生成的是什么气体呢？
[提出猜想]①可能是H₂；②可能是O₂；③可能是SO₂
任何的猜想都要有依据，则小刚提出猜想的依据是：．
[查阅资料]①铜与热的浓硫酸反应产生SO₂；②SO₂与Ca（OH）₂反应生成难溶的CaSO₃．
[实验验证]请你根据以下实验条件，设计实验验证小刚的猜想，并将相关内容填在下表．
仅限选择的用品和试剂：试管；木条、澄清石灰水．
实验步骤实验操作预期现象和结论
第一步
第二步
[交流与讨论]经验证，猜想③正确，为此，小刚作了如下解释：加热使溶液中的水不断蒸发，硫酸浓度逐渐增大，当达到一定浓度时，硫酸跟铜反应产生SO₂气体．你觉得小刚的解释__（填“合理”或“不合理”）．

解：（1）木炭还原氧化铜，黑色氧化铜失氧生成红色的单质铜，故答：黑色粉末逐渐变红；
（2）反应生成的气体二氧化碳通过澄清石灰水，与石灰水反应，故选CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）根据信息“木炭和氧化铜高温时也可以反应产生铜和一氧化碳”，得知：木炭还原氧化铜还有可能发生生成铜和一氧化碳的反应，对比生成二氧化碳的反应，会发现两个反应所需木炭的量是不同的．
故选C+CuO $\text{[math]}$ Cu+CO，反应物的量；
（4）由于木炭还原氧化铜可能会生成有毒气体CO，所以装置乙因没有处理尾气的装置，会在实验过程中形成空气污染，而装置甲在导管口用气球进行了收集处理．故答：防止污染；
（5）木炭还原出的铜全部来自于氧化物氧化铜，根据铜元素守恒可由还原所得铜的质量计算出所消耗氧化铜的质量，故答：设参加反应氧化铜的质量为x，
CuO-------Cu
80 64
x 8g
x=10g
（6）猜想所涉及的三种气体中的元素H、O、S与硫酸的组成元素相同，可得知在进行猜想时依据的是反应前后元素种类不变．故答：根据质量守恒定律，硫酸中含有H、O、S元素；
设计检验气体的实验时，可根据猜想的三种气体的性质不同，设计相应的性质实验，逐一排除．故答：

实验步骤	实验操作	预期现象和结论
第一步	将生成的气体通入澄清石灰水	若变浑浊，则气体是二氧化硫若未见浑浊，则不是二氧化硫
第二步	用燃着的木条伸向产生气体的试管中	若木条燃烧的更旺，则气体是氧气，否则不是氧气；若气体被点燃或听到爆鸣声，则是氢气，否则不是氢气

（说明：第一步和第二步可以颠倒）；
铜不能与稀硫酸反应，在加热时稀硫酸蒸发掉水浓度增加形成浓硫酸，浓硫酸有很强的强化性，在加热时与铜发生反应放出了气体二氧化硫．故答：合理．
分析：本题可分为两个部分，（1）-（5）为木炭还原氧化铜的问题，（6）在探究铜与硫酸的反应．
（1）根据已有木炭还原氧化铜的知识，对改进实验的实验现象进行预计；
（2）澄清石灰水变浑浊的解释，要求写出反应的化学方程式；
（3）根据所给信息，对反应的重新认识，写出反应涉及的化学方程式并对比变化归纳变化的规律；
（4）对比两套实验装置，找出改进后装置的优点；
（5）根据还原出的铜的质量计算参加反应氧化铜的质量，可采取变化中铜元素守恒的方法解答；
（6）探究铜与稀硫酸的反应，对猜想的生成物进行实验验证，并对所做出的解释进行评价．
点评：本题是一个很复杂的问题，所涉及问题方方面面，在处理时要清楚地知道每个问题需要什么样的知识来解答，才能从容作答．