Question

15．某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应，用图装置进行有关实验．请回答下列问题：
（1）装置A中发生的化学反应的化学方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑．
（2）装置B 的作用是贮存多余的气体，B中广口瓶内应盛放的液体是④（填序号）
①水   ②酸性KMnO₄  ③Na₂CO₃溶液      ④饱和的NaHSO₃溶液
（3）装置C和D 中产生的现象相同，但原因却不同．用离子方程式和必要的文字解释C中溶液褪色的原因
（4）装置D中试管口塞一团棉花，棉花中应浸有一种液体，这种液体是氢氧化钠溶液等碱性溶液．
（5）实验完毕，待A中烧瓶内液体冷却后，过滤，向滤液中加入少量的蒸馏水稀释，溶液为蓝色．为了证明蓝色只与Cu²⁺有关，而与其它离子无关，某同学设计了下列实验，其中对实验目的没有意义的是②③（填序号）
①观察稀H₂SO₄ 溶液呈无色  ②观察CuSO₄ 粉末呈白色  ③稀释CuSO₄溶液，溶液蓝色变浅  ④往CuSO₄溶液中加入足量NaOH溶液，生成蓝色沉淀，过滤，滤液呈无色⑤往CuSO₄溶液中加入足量BaCl₂的溶液，生成白色沉淀，过滤，滤液仍显蓝色

Answer 1

分析 浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与铜发生氧化还原反应：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑，反应生成的SO₂具有酸性和还原性，可用排饱和NaHSO₃溶液收集，具有漂白性，可使品红溶液褪色，随着反应的进行，硫酸浓度不断降低，稀硫酸与铜不反应，结合题目要求解答该题．

解答 解：（1）加热条件下，Cu和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑，故答案为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+2SO₂↑；
（2）B装置的作用是贮存气体，所以B中盛放液体不能和二氧化硫反应，水、酸性高锰酸钾及Na₂CO₃溶液都能和二氧化硫反应，只有亚硫酸氢钠和二氧化硫不反应，故答案为：④；
（3）无色酚酞遇碱变红色，二氧化硫属于酸性氧化物，能和NaOH反应生成亚硫酸钠和水，导致酚酞褪色；二氧化硫和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，二氧化硫能使品红溶液褪色，所以二者褪色原理不同，二氧化硫和氢氧化钠离子反应方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：与氢氧化钠溶液反应使酚酞试液变为无色；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（4）二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，可以用碱液吸收，所以棉花蘸取的溶液可以为NaOH溶液等碱性溶液，故答案为：氢氧化钠溶液等碱性溶液；
（5）①观察稀硫酸溶液呈无色，可说明SO₄^2-无色；
②观察CuSO₄粉末呈白色，不能证明蓝色只与Cu²⁺有关；
③稀释CuSO₄溶液，溶液蓝色变浅，因阳离子和阴离子浓度都变浅，不能证明；
④往CuSO₄溶液中加入足量NaOH溶液，生成蓝色沉淀，过滤，滤液呈无色，铜离子浓度减小，可说明与铜离子有关；
⑤往CuSO₄溶液中加入足量BaCl₂的溶液，生成白色沉淀，过滤，滤液仍呈蓝色，铜离子物质的量不变，可说明与铜离子有关，
则对实验目的没有意义的是②③，
故答案为：②③．

点评 本题综合考查性实验设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握相关物质的性质以及实验原理．