Question

11．某兴趣小组在探究金属与酸的反应时发现了意外情况：铜能与稀硫酸反应--将一小块铜片放入试管中，加入适量稀硫酸，无现象；加热该试管，较长时间后铜片上有气泡，溶液逐渐变成了蓝色．
【讨论猜想】（1）小王提了两点想法，但遭到同学们的反驳，请写出同学们的反驳意见．
小王的想法一：铜片可能不纯，含有的活动性强的金属杂质与稀硫酸反应生成了H₂．同学们的反驳意见是如果含有活动性强的金属，加热前就应该冒气泡．
小王的想法二：在金属活动性顺序中Cu排在H后面，所以Cu一定未参加反应．同学们的反驳意见是溶液变成蓝色，说明铜参加了反应．
（2）小张也提出了两点想法，得到了同学们的拥护．
小张的想法一：加热后稀硫酸浓缩成浓硫酸，而浓硫酸具有稀硫酸所不具有的吸水性和脱水性等特性，也许能与Cu反应．
小张的想法二：生成的气体可能是SO₂、O₂、H₂中的一种或几种．你认为他猜想的依据是化学反应前后，元素的种类保持不变．
【探究实验一】根据小张的想法，兴趣小组的同学设计了下图1、图2所示装置进行实验来探究浓硫酸能否与Cu反应．结果实验现象相同--加热后铜片上有气泡，溶液逐渐变成了蓝色，石蕊试液变红，说明浓硫酸能与Cu反应．

请回答：
（1）石蕊试液变红说明生成的气体中有二氧化硫；
（2）在图1装置中，“蘸有浓碱液的棉花”的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空气．
（3）比较两实验装置，图2装置的优点是能控制反应的发生与停止、能防止倒吸．
【探究实验二】兴趣小组的同学为判断生成的气体中是否含有O₂ 和H₂，通过查阅资料得知：O₂+4KI+4HCl═2I₂+4KCl+2H₂O，I₂为碘单质．于是他们设计了如下的实验装置：

请回答：A中观察到溶液褪色；B中观察到无明显现象，证明无O₂；C中观察到无明显现象，证明无H₂．
【实验结论】上述探究说明，所谓铜能与稀硫酸反应实际上是加热时水分蒸发、稀硫酸逐渐变成浓硫酸才与铜发生了反应．请根据以上信息写出浓硫酸与Cu反应的化学反应方程式Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 【讨论猜想】（1）根据实验中所出现的现象，利用所掌握的基础知进行分析，评价小王的想法；
（2）小张的想法二：根据对其猜想中元素与反应前元素的对比，推断其猜想的理论依据；
【探究实验一】（1）结合猜想中的气体，对实验中现象进行分析，对气体组成做出判断；
（2）观察装置中蘸有浓碱液的棉花的放置位置，利用碱液的性质，对其作用进行推断；
（3）对比两者的主要差别分析对结果的影响
【探究实验二】
A、根据二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色的性质，预计实验现象，以说明气体中含有二氧化硫；
B、根据所提供的资料，判断若有氧气时会出现的实验现象，不含氧气时此现象不会出现；
C、根据氢气还原氧化铜的实验现象，推测不含氢气时所出现的现象；
【实验反思】根据探究的结论，铜可与浓硫酸发生反应，分析剩余溶液中硫酸的浓度变化，做出判断．
【实验结论】根据题目中信息，正确书写浓硫酸与Cu反应的化学反应方程式．

解答 解：【讨论猜想】（1）小王的想法一：实验中观察到放出稀硫酸的铜片无现象，说明铜片中不含活泼金属；
小王的想法二：实验中观察到溶液呈蓝色，说明有硫酸铜生成，因此铜一定参加了反应；
（2）小张的想法二：报猜想的气体的组成元素都是反应前物质中所含有的元素，因此可推测其猜想依据为：化学变化前后元素不变；
【探究实验一】（1）石蕊遇酸变红，观察到石蕊变红，说明气体遇水可形成酸性溶液，因此，判断气体中含有二氧化硫；
（2）利用二氧化硫能与碱溶液发生反应，放置于管口蘸有浓碱液的棉花吸收二氧化硫，防止造成空气污染；
（3）比较两实验装置，图2装置的优点是 通过抽动铜丝实现，能控制反应的发生与停止
【探究实验二】A、二氧化硫能使紫红色高锰酸钾溶液褪色，因此可观察到紫红色溶液逐渐褪色成无色；
B、不含有氧气，混合溶液就不能产生碘，因此淀粉溶液也就不会出现颜色变化；
C、不含氢气，灼热的氧化铜不能被还原，观察不到红色出现；
【实验反思】铜能与浓硫酸反应而与稀硫酸不能反应，随着反应的不断进行，溶液中硫酸的浓度逐渐减小，因此，停止反应后溶液中还会含有少量硫酸；
【实验结论】上述探究说明，所谓铜能与稀硫酸反应实际上是加热时水分蒸发、稀硫酸逐渐变成浓硫酸才与铜发生了反应．根据以上信息，则可以写出浓硫酸与Cu反应的化学反应方程式为Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+2H₂O．
故答案为：
【讨论猜想】（1）如果含有活动性强的金属，加热前就应该冒气泡；
溶液变成蓝色，说明铜参加了反应；
（2）化学反应前后，元素的种类保持不变；
【探究实验一】（1）二氧化硫； （2）吸收多余的二氧化硫，防止污染空气；
（3）能控制反应的发生与停止；
【探究实验二】溶液褪色； 无明显现象； 无明显现象；
【实验结论】Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+2H₂O．

点评 本题既涉及基础知识的运用，又涉及从信息中获取新知识并运用该知识分析问题，思维难度较大，处理时应注意知识的迁移与类比．