题目内容

某研究性学习小组为研究Cu与浓H₂SO₄的反应，设计了如图所示的实验探究方案（说明：①装置中的固定仪器和酒精灯均未画出，②SO₂易溶于水而不溶于CCl₄）
实验药品：细铜丝、98.3%的H₂SO₄、品红溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等．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1：实验现象摘录：加热前，无明显现象发生，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？较长时间加热后，黑色颗粒状物质逐渐转变为灰白色固体，猜想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO₄．
材料2：探究实验剪辑：将实验所得黒色固体分离出来，再经水洗仍有少量黑色不溶物，将该黒色不溶物分为三份：
①向其中加入几滴浓硝酸，产生大量红棕色气体．
②向其中加入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈浅蓝色
③经过滤、稀硫酸洗涤、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．该淡黄色固体物质可能是，写出淡黄色固体物质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，且D试管中澄清石灰水出现浑浊，据此推知A试管中反应生成了．
（4）铜与浓硫酸反应的化学方程式：
（写主要产物），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）

解：（1）根据实验装置，长导管的作用一定是能导气，但气体在导管中时间一长就会冷凝，回流，二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，可以采用四氯化碳的作用来达到防止倒吸现象的发生的目的，
故答案为：导气、冷凝、回流；防止倒吸；
（2）浓硫酸具有强氧化性，硫在加热时能和浓硫酸反应，S+2H₂SO₄（浓） $\text{[math]}$ 3SO₂↑+2H₂O，
故答案为：S；S+2H₂SO₄（浓） $\text{[math]}$ 3SO₂↑+2H₂O；
（3）二氧化硫能使品红溶液褪色，能使澄清石灰水出现浑浊，故答案为：SO₂；
（4）Cu和浓硫酸的反应为：Cu+2H₂SO₄（浓） $\text{[math]}$ SO₂↑+2H₂O+CuSO₄，在实验中涉及的黑色的Cu的化合物有CuO、CuS、
Cu₂S，故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓） $\text{[math]}$ SO₂↑+2H₂O+CuSO₄；CuO、CuS、Cu₂S．
分析：（1）长导管除了导气作用之外，还可以让气体冷凝，回流；二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，要注意防止倒吸现象的发生；
（2）硫在加热时能和浓硫酸反应；
（3）二氧化硫能使品红溶液褪色；
（4）铜能和浓硫酸反应生成硫酸铜和水以及二氧化硫，金属铜可以被氧气、硫等氧化．
点评：本题是有关铜及其化合物之间的转化知识的综合题目，考查角度广，难度很大．

物质	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH₄HCO₃	11.9	15.8	21.0	27.0	35℃以上分解
NaHCO₃	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	-
NH₄Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

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