Question

9．某同学设计如图实验装置探究硫酸与金属、非金属的反应，验证其产物，并探究随着反应进行，硫酸性质发生的变化．根据实验要求回答相关问题：

F装置用于检验二氧化碳．供选择的试剂有：只含碳的生铁、锌粒、18mol/L的硫酸、品红溶液、硫酸铜、溴水、酸性高锰酸钾溶液、氧化铜、氧化铁、氢氧化钡溶液、氢氧化钠溶液、碱石灰、紫色石蕊试液、氯化钡溶液．
（1）A装置中发生反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O、6H₂SO₄（浓）+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O↑+3SO₂↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．
（2）B装置的作用是检验产物水，选择E装置中试剂的理由是检验二氧化硫是否除尽，避免其对二氧化碳的检验形成干扰．
（3）G装置中的试剂是氧化铜，现象是黑色粉末变红色．
（4）F装置中的试剂是氢氧化钡，发生反应的离子方程式为Ba²⁺+2OH^-+CO₂=BaCO₃↓+H₂O．
（5）若根据H装置中现象确定产物中有氢气，改进的方案是应在装置F与装置G之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶．

Answer 1

分析 （1）生铁中的碳与浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；浓硫酸与铁反应生成硫酸铁和二氧化硫气体，反应的方程式为：6H₂SO₄（浓）+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O↑+3SO₂↑和浓硫酸变成稀硫酸后，稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由此分析解答；
（2）要检验二氧化碳、二氧化硫和水，需要先用无水硫酸铜粉末检验水；E中盛放品红溶液用于检验二氧化硫是否除尽，由此分析解答；
（3）G装置是验证氢气，所以G中可以是黑色的氧化铜，如果黑色粉末变红色，证明产物中有氢气；
（4）F装置验证二氧化碳气体的存在，所以F装置中是氢氧化钡，如果氢氧化钡变浑浊，说明有二氧化碳气体存在；
（5）F装置出来的气体中含有大量的水份，所以氢气还原氧化铜，得到水蒸气，对实验产生干扰．

解答 解：（1）生铁中的碳与浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；浓硫酸与铁反应生成硫酸铁和二氧化硫气体，反应的方程式为：6H₂SO₄（浓）+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O↑+3SO₂↑和浓硫酸变成稀硫酸后，稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，故答案为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；6H₂SO₄（浓）+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+6H₂O↑+3SO₂↑；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
（2）要检验二氧化碳、二氧化硫和水，需要先用无水硫酸铜粉末检验水；E中盛放品红溶液用于检验二氧化硫是否除尽，避免其对二氧化碳的检验形成干扰，故答案为：检验产物水；检验二氧化硫是否除尽，避免其对二氧化碳的检验形成干扰；
（3）G装置是验证氢气，所以G中可以是黑色的氧化铜，如果黑色粉末变红色，证明产物中有氢气，故答案为：氧化铜；黑色粉末变红色；
（4）F装置验证二氧化碳气体的存在，所以F装置中是氢氧化钡，如果氢氧化钡变浑浊，说明有二氧化碳气体存在，离子反应方程式为：Ba²⁺+2OH^-+CO₂=BaCO₃↓+H₂O，故答案为：氢氧化钡；Ba²⁺+2OH^-+CO₂=BaCO₃↓+H₂O；
（5）F装置出来的气体中含有大量的水份，所以氢气还原氧化铜，得到水蒸气，对实验产生干扰，所以应在装置F与装置G之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶，故答案为：应在装置F与装置G之间增加一个装有浓硫酸的洗气瓶．

点评 本题考查了浓硫酸的性质、常见气体的检验，题目难度中等，明确常见气体的性质及检验的先后顺序为解答关键，注意掌握浓硫酸具有的性质及反应原理，明确化学实验基本操作方法及其应用，试题培养了学生达到分析能力及化学实验能力．