Question

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）：

实验选用细铜丝、98.3% H₂SO₄、品红溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端没入浓H₂SO₄中，另一端露置在液面上方。

以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录：

材料一：小组交流摘录? 学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！ 学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4。? 学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S△Cu2S(黑色)。? 材料二：探究实验剪辑? 实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝插入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化。? 实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色。? 实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减少10%左右。

根据上述材料回答下列问题：

（1）A试管上方的长导管的作用是___________________；D、E两支试管中CCl₄的作用是___________________。

（2）加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失。写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：___________________。

（3）对A试管中的浓H₂SO₄和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，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__________________________________。

（4）根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是___________________（写化学式）。

Answer 1

（1）冷凝、回流  防止倒吸

（2）S+2H₂SO₄（浓）3SO₂↑+2H₂O

（3）由于SO₂溶解度较大，生成了Ca(HSO₃)₂溶液的缘故  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）

（4）CuO、CuS、Cu₂S