Question

20．某学习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：在常温下不能反应，在加热条件下也不能反应；
猜想2：在常温下不能反应，在加热条件下能反应．
【实验与现象】步骤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；
步骤2：加热该试管，铜片上有气泡生成，并闻到刺激性气味；
步骤3：检验产生的有刺激性气味的气体；
步骤4：立即停止加热；
步骤5：将试管中的残液慢慢倒入少量水中，溶液呈蓝色．
【结论与解释】Ⅰ：上述两个猜想中，猜想2是正确的；
Ⅱ：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；
Ⅲ：小红同学认为：铜与浓硫酸在加热条件下反应后的产物只有SO₂和CuSO₄．
【反思与评价】
（1）小明觉得同学们的实验操作过程存在一定的缺陷，他设计了如图甲和乙所示的两个改进装置，你认为甲和乙两装置中，更合理的是乙装置，理由是用氢氧化钠吸收反应生成的二氧化硫，可防止污染空气．

（2）小明认为小红关于铜与浓硫酸在加热条件下反应产物的判断是不正确的，理由是不符合质量守恒定律，反应前后元素种类不同．
【拓展与应用】根据以上探究和已掌握的知识，同学们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．
方案1：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；
方案2：利用废铜屑与浓硫酸在加热的条件下反应制取CuSO₄．
（1）方案1中共发生了两个化学反应，请你写出其中一个反应的化学方程式2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO或CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；
（2）请你从安全、节约、环保等方面对同学们设计的两个实验方案进行评价，较好的方案是方案1，理由是不使用浓硫酸，比较安全；反应后不生成有毒气体，不污染环境；制取等质量的硫酸铜，需要的硫酸量比方案2少，节约药品（写出1点）．

Answer 1

分析 【反思与评价】（1）根据二氧化硫污染空气来分析；（2）根据质量守恒定律分析；
【拓展与应用】根据铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水．
根据甲方案废铜屑跟浓硫酸在加热条件下制取CuSO₄生成硫酸铜的同时，二氧化硫和水；乙方案氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水无污染分析．

解答 解：【反思与评价】（1）乙装置中用氢氧化钠吸收反应生成的二氧化硫，可防止污染空气，更合理；
（2）有质量守恒定律，反应前后元素种类不变，铜与浓硫酸在加热条件下反应后的产物只有SO₂和CuSO₄还一定有一种和氢元素的物质；
【拓展与应用】铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式分别为2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O．
方案2废铜屑跟浓硫酸在加热条件下制取CuSO₄生成硫酸铜的同时，二氧化硫和水；方案1氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水无污染，制取等质量的硫酸铜，需要的硫酸量比方案2少，节约药品．
故答案为：【反思与评价】
（1）乙；用氢氧化钠吸收反应生成的二氧化硫，可防止污染空气；
（2）不符合质量守恒定律，反应前后元素种类不同；
【拓展与应用】（1）2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO 或 CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
（2）方案1；不使用浓硫酸，比较安全；反应后不生成有毒气体，不污染环境；制取等质量的硫酸铜，需要的硫酸量比方案2少，节约药品．

点评 初中化学中有毒物质：气体主要有三种：CO、SO₂、氮的氧化物（NO₂），还有重金属及其盐溶液、亚硝酸钠，另外还有些有机物如甲醇、甲醛、黄曲霉等．