题目内容

某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计了如图所示的实验探究方案(说明:①装置中的固定仪器和酒精灯均未画出,②SO2易溶于水而不溶于CCl4) 
实验药品:细铜丝、98.3%的H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等.以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录.
材料1:实验现象摘录:加热前,无明显现象发生,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?较长时间加热后,黑色颗粒状物质逐渐转变为灰白色固体,猜想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4.
材料2:探究实验剪辑:将实验所得黒色固体分离出来,再经水洗仍有少量黑色不溶物,将该黒色不溶物分为三份:
①向其中加入几滴浓硝酸,产生大量红棕色气体.
②向其中加入稀硫酸,黑色明显变浅,溶液呈浅蓝色
③经过滤、稀硫酸洗涤、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减少10%左右.
根据上述材料回答下列问题:
(1)A试管上方的长导管作用是
 
;D、E两支试管中CCl4的作用是
 
.
(2)加热过程中,观察到A试管中出现大量白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质,在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢地消失.该淡黄色固体物质可能是
 
,写出淡黄色固体物质消失的化学反应方程式:
 
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(3)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,且D试管中澄清石灰水出现浑浊,据此推知A试管中反应生成了
 
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(4)铜与浓硫酸反应的化学方程式:
 

(写主要产物),根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是
 
(写化学式)
考点:浓硫酸的性质实验
专题:氧族元素
分析:(1)长导管除了导气作用之外,还可以让气体冷凝,回流;二氧化硫和强碱的反应十分剧烈,要注意防止倒吸现象的发生;
(2)硫在加热时能和浓硫酸反应;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色;
(4)铜能和浓硫酸反应生成硫酸铜和水以及二氧化硫,金属铜可以被氧气、硫等氧化.
解答: 解:(1)根据实验装置,长导管的作用一定是能导气,但气体在导管中时间一长就会冷凝,回流,二氧化硫和强碱的反应十分剧烈,可以采用四氯化碳的作用来达到防止倒吸现象的发生的目的,
故答案为:导气、冷凝、回流;防止倒吸;
(2)浓硫酸具有强氧化性,硫在加热时能和浓硫酸反应,S+2H2SO4(浓)
  △  
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3SO2↑+2H2O,
故答案为:S;S+2H2SO4(浓)
  △  
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3SO2↑+2H2O;
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,能使澄清石灰水出现浑浊,故答案为:SO2;                 
(4)Cu和浓硫酸的反应为:Cu+2H2SO4(浓)
  △  
.
 
SO2↑+2H2O+CuSO4,在实验中涉及的黑色的Cu的化合物有CuO、CuS、
Cu2S,故答案为:Cu+2H2SO4(浓)
  △  
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SO2↑+2H2O+CuSO4;CuO、CuS、Cu2S.
点评:本题是有关铜及其化合物之间的转化知识的综合题目,考查角度广,难度很大.
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