题目内容

2．某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）

【小组交流摘录学生1：加热前，无现象发生；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？值得探究！学生2：，我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体中的白色物质极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，查资料发现：2Cu+S  Cu2S（黑色）．Cu2S不溶于稀硫酸．】
实验选用细铜丝、98.3% H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、Ba（NO3）2、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端没入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方．
根据上述材料回答下列问题：
（1）A试管中发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）D、E、F三支试管中CCl4的作用是防止倒吸；E试管中出现白色沉淀，其化学式为BaSO4．
（3）加热过程中，还观察到A试管上部内壁析出淡黄色固体物质，再持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体又慢慢地消失．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：S+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO2↑+2H2O
（4）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，但最终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．可能的原因是：由于SO2产生的快而多且溶解度较大，Ca（OH）2溶解度很小，生成了Ca（HSO3）2溶液的缘故
设计实验验证你的猜想取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成．
（5）学生1将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸，黑色明显变浅，溶液呈蓝色；将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入足量氧气流中充分加热，然后冷却，固体仍然为黑色，用天平称重发现质量减少10%左右．将称量后固体放入稀硫酸中，发现可全部溶解，得到蓝色溶液．则液面下方变黑的铜丝表面及进入浓硫酸中的黑色物质成分有CuO、CuS、Cu2S．（写化学式）

分析 （1）铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）二氧化硫和强碱、稀硝酸的反应十分剧烈，二氧化硫也是污染气体，要注意防止倒吸现象的发生；二氧化硫通过硝酸钡溶液会形成稀硝酸，稀硝酸具有强氧化性，能氧化二氧化硫为硫酸，结合钡离子形成硫酸钡沉淀；
（3）硫在加热时能和浓硫酸反应生成二氧化硫和水；
（4）根据二氧化硫易溶于水，二氧化硫过量，反应生成了亚硫酸氢钙进行解答；利用酸式盐和强碱中的氢氧根反应能得到正盐设计方案；
（5）含有铜元素的常见黑色物质有CuO、CuS、Cu2S，结合实际来回答．

解答 解：（1）铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
（2）二氧化硫和强碱、稀硝酸的反应十分剧烈，二氧化硫也是污染气体，要注意防止倒吸现象的发生；二氧化硫通过硝酸钡溶液会形成稀硝酸，稀硝酸具有强氧化性，能氧化二氧化硫为硫酸，结合钡离子形成硫酸钡沉淀，化学式为：BaSO4，
故答案为：防止倒吸，BaSO4 ；
（3）浓硫酸具有强氧化性，硫在加热时能和浓硫酸反应，反应的化学方程式为S+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO2↑+2H2O，
故答案为：S+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO2↑+2H2O；
（4）猜想为：由于SO2产生的快而多且溶解度较大，Ca（OH）2溶解度很小，生成了Ca（HSO3）2溶液的缘故；Ca（HSO3）2能和强碱反应生成溶解度较小的亚硫酸钙，根据氢氧化钠溶液能够与亚硫酸氢钙反应生成亚硫酸钙进行检验，检验方案为：取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成，
故答案为：由于SO2产生的快而多且溶解度较大，Ca（OH）2溶解度很小，生成了Ca（HSO3）2溶液的缘故；取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成；
（5）将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色，说明黑色物质部分溶于稀硫酸，故答案为：CuO、CuS、Cu2S．

点评 本题考查了浓硫酸的化学性质，题目难度中等，注意掌握浓硫酸具有的化学性质，明确浓硫酸与铜反应原理，（3）为难点和易错点，注意根据题中信息进行猜想和设计方案．

练习册系列答案
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12．运用化学知识判断，下列说法正确的是（　　）
A．地沟油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，可食用
B．高空臭氧层吸收太阳紫外线，保护地球生物；低空过量臭氧是污染气体，对人体有害
C．NOx、SO2、CO2、PM2.5颗粒都会导致酸雨
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13．同温同压下，等体积的NH3和H2S气体的质量比为1：2，等质量的NH3和H2S中分子数目之比为2：1．
10．下列有关合金的说法正确的是（　　）
A．黄铜与青铜都属于铜的合金
B．生铁可以完全溶解在足量的稀盐酸中
C．合金的硬度一般比各成分金属小
D．合金不属于金属材料
17．如图所示，外界条件（温度、压强）的变化的对下列反应的影响L（s）+G（g）?2R（g）（正反应为吸热反应），在图中，y轴是指（　　）
A．平衡混合气中R的体积分数B．平衡混合气体G的体积分数
C．平衡时反应物G的转化率D．平衡时反应物L的转化率
7．下列叙述正确的是（　　）
A．H++OH-=H2O表示所有强酸和强碱的反应
B．溶于水后能够电离出H+的化合物都是酸
C．单质和氧化物在离子方程式中不能用离子符号表示
D．凡是易溶于水的化合物都可以写成离子形式
14．由冰铜（mCu2O•nFeS）冶炼得到粗铜，再以粗铜为原料制纯铜的流程如下：

请回答下列问题：
（1）气体X是SO2．
（2）某研究性学习小组用熔渣Y与CO反应来制取Fe．
①请按气流由左到右的方向连接下列各装置，顺序为A→E→B→C→D．

②装置C的作用是除去尾气中的CO2．
③在点燃D处的酒精灯前，应进行的操作是检验CO（尾气）的纯度．
（3）写出泡铜冶炼粗铜反应的化学方程式3Cu2O+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+Al2O3．
（4）根据限选材料画出用粗铜提炼纯铜的装置图，并进行必要的标注．
限选材料：FeSO4（aq）、CuSO4（aq）、粗铁、纯铁、粗铜、纯铜、烧杯、直流电源、导线．
11．用NA表示阿伏加德罗常数的值．下列说法中正确的是（　　）
A．2.4 g金属镁变成镁离子时失去的电子数为0.1NA
B．2 g氢气中含有的原子数为NA
C．3.01×1023个氮气分子中含有的原子数为2NA
D．17g氨气中含有的电子数为10NA
12．适当的条件下金属钠可还原二氧化碳得到金刚石．已知：
反应1：4Na（g）+3CO2（g）?2Na2CO3（l）+C（s，金刚石）△H1=-1080.9kJ•mol-1
反应2：4Na（g）+CO2（g）?2Na2O（s）+C（s，金刚石）△H2=-357.5kJ•mol-1
有关物质的熔沸点数据（常压）如下：
  钠Na2O Na2CO3金刚石 石墨 
 熔点（℃） 97.8 1132 851 3550 3850
 沸点（℃） 882.9 1275 1850（分解产生CO2）  4250
（1）若反应1中4v正（Na）═3v逆（CO2），此时反应未（填“已”或“未”）达到平衡状态；
（2）890℃时反应1的平衡常数表达式为$\frac{1}{c（Na）{c}^{3}（C{O}_{2}）}$，800℃时反应2的平衡常数表达式为$\frac{1}{c（Na）c（C{O}_{2}）}$．

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