Question

11．某校化学兴趣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加热的条件下均不反应．那么，铜与浓硫酸能否发生反应呢？他们设计了如图所示装置进行探究．
【猜想与假设】
①在常温下能反应
②常温下不能反应，但在加热条件下可以反应
③常温下不反应，在加热条件下也不能反应
【查阅资料】
（1）SO₂和CO₂相似，都能和NaOH等碱溶液反应生成盐和水．
（2）SO₂能使红色的品红溶液褪色，加热，又能恢复原来的红色．
【实验与事实】
操作①将一小块铜片放入试管中，加入足量浓硫酸，无明显现象；
操作②加热该试管，铜片上有气泡，产生了有刺激性气味的气体；将产生的气体通入品红溶液中，品红溶液腿色，加热，溶液又恢复为红色．
操作③停止加热，将试管中的残液慢慢倒入水中，溶液呈蓝色．
【分析与思考】
（1）同学认为，由以上探究可知：猜想②（填序号）是正确的．
（2）同学认为，经检验产生的气体是SO₂，操作③中溶液呈蓝色可知生成了CuSO₄，所以铜和浓硫酸在加热条件下反应的产物只有这两者．
（3）同学认为，在实验装置中，“蘸有浓碱液棉花”的作用是吸收SO₂．
请写出该反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．
【反思与评价】
（4）在【分析与思考】（2）中对产物只是对产物只是SO₂ 和CuSO₄ 的判断是否准确？
否（填“是”或“否”），其理由是反应物中有氢元素，但二氧化硫和硫酸铜中都不含氢元素．
（5）操作③中，从安全角度考虑不可以（填“可以”或“不可以”）将水倒入残液中，其理由是残液中含有浓硫酸，若将水倒入残液中，浓硫酸溶于水放出大量的热，会使溶液飞溅．
【拓展与应用】根据以上探究和已掌握的知识，该兴趣小组的同学设计了两个制取硫酸铜的实验方案：
①①Cu$→_{△}^{浓硫酸}$CuSO₄
②Cu$\stackrel{△}{→}$CuO$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO₄
（6）经过对两种方案的讨论、对比，同学们认为方案②具有的优点有BCD（填序号）．
A．提高铜的利用率
B．提高硫酸的利用率
C．不产生SO₂
D．安全性好
【实验结论】
（7）浓硫酸与铜加热时能反应，而稀硫酸与铜即使加热也不能反应，由此说明：物质的化学性质除了与物质本身的性质有关，还可能和溶液中溶质的浓度有关．

Answer 1

分析 【分析与思考】（1）根据【实验与事实】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进行分析；
（2）根据二氧化硫能使品红溶液褪色，加热，又能恢复原来的红色进行分析；
（3）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；浓硫酸具有强氧化性，可以在加热的条件下与铜反应生成硫酸铜、二氧化硫和水进行分析；
【反思与评价】（4）在【反思与评价】中，根据反应物的性质和组成来回答，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；
（5）根据浓硫酸溶于水会放出大量的热进行分析；
【拓展与应用】（6）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；
【实验结论】（7）根据物质的化学性质除了与物质本身的性质有关，还可能和溶液中溶质的浓度有关．

解答 解：【分析与思考】（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；
（2）通过题中的现象可知，检验产生的气体是SO₂，操作③中溶液呈蓝色可知生成了CuSO₄，所以铜和浓硫酸在加热条件下反应的产物只有这两者；
（3）二氧化硫有毒，能和碱溶液反应，所以可以用浓碱液吸收；
浓硫酸具有强氧化性，可以在加热的条件下与铜反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
【反思与评价】（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；
（5）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；
【拓展与应用】（6）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，方案乙比甲要好的多，故选：BCD；
【实验结论】（7）浓硫酸与铜加热时能反应，而稀硫酸与铜即使加热也不能反应，由此说明：物质的化学性质除了与物质本身的性质有关，还可能和溶液中溶质的浓度有关．
故答案为：（1）②；
（2）SO₂，CuSO₄；
（3）吸收SO₂；
Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；
【反思与评价】（4）否，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）不可以，残液中含有浓硫酸，若将水倒入残液中，浓硫酸溶于水放出大量的热，会使溶液飞溅；
【拓展与应用】（6）BCD；
【实验结论】（7）浓度．

点评 铜和稀硫酸不反应，和浓硫酸在加热的条件能发生反应，因为浓硫酸有强氧化性，但不属于置换反应．