Question

（14分）某研究性学习小组为研究Cu与浓H₂SO₄的反应，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）。

实验选用铜片、98.3%的H₂SO₄、品红溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等药品，铜片一端没入浓H₂SO₄中，另一端露置在液面上方。

回答下列问题。

（1）Cu与浓H₂SO₄的反应的化学方程式为____________________。

（2）D、E两容器中CCl₄的作用是____________________。

（3）加热过程中，观察到A容器中出现大量白色烟雾，随着反应的进行，A容器下有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是_________，分析可能的原因是________________________________________。

（4）对A容器中的浓H₂SO₄和铜片进行加热，很快发现C容器中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。你的猜想是_________________________________________，设计实验验证你的猜想_______________________________________。

（5）实验结束后，为了减少环境污染，排除各装置中的SO₂，可采取的操作是________________________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1） Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+H₂O（2分）  （2） 防止倒吸（2分）

（3）CuSO₄ （2分）， 浓硫酸中含水少，生成的硫酸铜较多，浓硫酸的吸水作用（2分）

（4）由于SO₂溶解度较大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液的缘故（2分）；取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（2分）（或者加热、加盐酸检验SO₂气体等方法）

（5）打开A容器上的弹簧夹，向里通入空气，将装置中的SO₂赶到E中，最后再在B中加入NaOH溶液盖上塞子，振荡即可（2分）（注：直接在A中加NaOH溶液不给分）

【解析】（1）浓硫酸具有强氧化性，和铜的反应的方程式是Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+H₂O。

（2）由于SO₂易溶于水，如果直接通入SO₂，容易引起倒吸。而SO₂不溶于四氯化碳，且四氯化碳不溶于水，密度大于水，所以四氯化碳的作用就是防止倒吸。

（3）由于浓硫酸中含有的溶剂水很少，而生成的硫酸铜较多，且浓硫酸具有吸水性，所以会有硫酸铜晶体析出。

（4）由于SO₂溶解度较大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，因此SO₂是过量的，所以不能生成硫酸钙沉淀，而是生成了可溶性的Ca（HSO₃）₂，因此溶于不变混浊。由于Ca（HSO₃）₂能和强碱反应生成沉淀，据此可以鉴别。或者利用Ca（HSO₃）₂和盐酸反应生成SO₂来检验。即取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（或者加热、加盐酸检验SO₂气体等方法）。

（5）由于装置中会残留没有挥发出的SO₂，所以正确的做法是打开A容器上的弹簧夹，向里通入空气，将装置中的SO₂赶到E中，最后再在B中加入NaOH溶液盖上塞子，振荡即可。