Question

15．化学活动小组的同学在探究金属的化学性质时，发现铜与稀硫酸在常温或短时间加热的条件下均不反应．那么，铜与浓硫酸能否发生反应呢？
[猜想与假设]
猜想1：在常温下能反应；
猜想2：在常温下不能反应，但在加热条件下能反应；
猜想3：在加热条件下也不能反应．
[实验与事实]
操作1：将一小块铜片放入试管中，加入足量的浓硫酸，无明显现象；
操作2：加热该试管，铜片上有气泡生成，并闻到刺激性气味；
操作3：检验产生的有刺激性气味的气体（检验方法及现象略）；
操作4：立即停止加热；
操作5：将少量水慢慢倒入试管中的残液中，发现有少量液滴飞溅，溶液呈蓝色．
[结论与解释]
（1）由以上探究可知猜想②正确的．（填序号）
（2）经检验产生的气体是SO₂，立即停止加热是为了避免产生更多的SO₂；
（3）铜跟浓硫酸在加热条件下反应的产物是SO₂和CuSO₄．
[反思与评价]
（1）从安全角度考虑，对操作5作出评价从安全角度考虑不能将水倒入剩余的液体里，理由是如果浓硫酸有剩余，溶于水放热，比较危险；
（2）请你对“结论与解释”（3）合理性作出评价不正确；反应物中有氢元素，但二氧化硫和硫酸铜中都不含氢元素．
[拓展与应用]根据以上探究和已掌握的知识，同学们又设计了两个利用废铜屑、硫酸为原料制取硫酸铜的实验方案．
甲方案：利用废铜屑和浓硫酸在加热的条件下反应制取CuSO₄
乙方案：在加热条件下将废铜屑在空气中氧化成CuO，再将CuO与稀硫酸反应制取CuSO₄．
请你从安全、环保等方面对较差的方案作出评价：甲的方案比较差；利用废铜屑和浓硫酸在加热的条件下反应制取CuSO₄，浓硫酸具有极强的腐蚀性，使用不安全，有一部分硫元素转化成二氧化硫，污染空气，且造成原料的浪费．

Answer 1

分析 结论与解释：从实验的过程可以证明铜和浓硫酸能反应，生成物中有二氧化硫和硫酸铜，其中的二氧化硫是有毒气体，不能直接排放到空气中，应该用碱液吸收．
反思与评价：浓硫酸溶于水要放出大量的热，所以浓硫酸不能倒入水中，浓硫酸中含有氢元素，生成物中也要有氢元素；
拓展与运用：考虑制取硫酸铜的方案的优缺点时，要从原料的利用率，环保，安全等方面考虑．

解答 解：[结论与解释]（1）根据实验操作和现象，可以证明铜和浓硫酸在加热的时候能反应，生成物中有二氧化硫和硫酸铜，所以猜想②正确；
[反思与评价]：
（3）操作5中，从安全角度考虑不能将水倒入剩余的液体里，理由是如果浓硫酸有剩余，溶于水放热，比较危险；
浓硫酸溶于水会放出大量的热，造成液滴飞溅，所以不能把含浓硫酸的物质倒入水中．
（4）因为反应物中有氢，硫、氧、铜四种元素，根据反应前后元素的种类不变的原则，生成物中应该有氢元素，所以生成物质中除二氧化硫和硫酸铜外还有含有氢元素的物质存在．
[拓展与运用]
（5）比较这两个方案，从经济，环保，安全的角度考虑，浓硫酸使用时要注意安全，二氧化硫有毒等，通过综合考虑，利用废铜屑和浓硫酸在加热的条件下反应制取CuSO₄，浓硫酸具有极强的腐蚀性，使用不安全，有一部分硫元素转化成二氧化硫，污染空气，且造成原料的浪费，CuO与稀硫酸反应直接生成硫酸铜和水，所以方案乙比甲要好的多；
故答案为：
（1）②；
（3）从安全角度考虑不能将水倒入剩余的液体里，理由是如果浓硫酸有剩余，溶于水放热，比较危险；
（4）不正确；反应物中有氢元素，但二氧化硫和硫酸铜中都不含氢元素；
（5）甲的方案比较差，利用废铜屑和浓硫酸在加热的条件下反应制取CuSO₄，浓硫酸具有极强的腐蚀性，使用不安全，有一部分硫元素转化成二氧化硫，污染空气，且造成原料的浪费；

点评 本题属于实验设计题，排在氢后的金属不与酸发生置换反应，但是可以和强氧化性的酸反应，浓硫酸具有强氧化性，完成本题，可以从题干给出的内容，提取有用的信息，分析归纳从而得出合理的答案，本考点主要出现在实验题中．