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硫固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+SCu₂S(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；将光亮的铜丝置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、于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。学生1猜想是由于SO₂溶解度较大，生成了Ca(HSO₃)₂溶液的缘故。请你设计实验验证学生1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)

(5)学生2将反应后的反应液稀释后进行检验，发现溶液呈酸性，对此，学生2提出的猜想是：铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性。

你的猜想是：____________________________________。

请你设计一个简单的实验以验证你的猜想：_____________________________________。

Answer 1

(1)冷凝、回流 防止倒吸

(2)S+2 H₂SO₄(浓)3SO₂↑+2H₂O

(3)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，开放题，正确即可)

(4)CuO、CuS、Cu₂S(或CuO、CuS或CuO、Cu₂S)

(5)铜与浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液呈酸性

    取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量(开放题，正确即可)