Question

某研究学习小组利用如图1装置进行铜与浓硫酸反应的产物及有关产物性质的探究实验．

（Ⅰ）实验步骤与现象如下：
①检查装置气密性，向A中加入5mL浓硫酸．打开K，将铜丝伸入浓硫酸中，给A处加热，观察到B中品红溶液褪色，再关闭K．
②实验观察到A中液面下铜丝变黑，产生气泡，液面上方产生大量白雾，一段时间后溶液中有白色固体出现，拉出铜丝，停止加热．
回答下列问题：
（1）溶液中白色固体是

 

（填化学式），C中CCl₄的作用是

 

．
（2）取出铜丝，用蒸馏水洗净后伸入到稀硫酸中，铜丝变亮、溶液变蓝．写出A中可能发生反应的化学方程式：

 

、

 

．
（3）分离出C中的上层液体的操作名称为：

 

．
（Ⅱ）依据SO₂具有还原性，推测SO₂能被Cl₂氧化生成SO₂Cl₂．查阅资料：SO₂Cl₂常温下为无色液体，极易水解，遇潮湿空气会产生白雾．用如图2所示装置收集满Cl₂，再通入SO₂，集气瓶中立即产生无色液体，充分反应后，将液体和剩余气体分离，进行如下研究．
（1）研究反应的产物，向所得液体中加水，出现白雾，振荡、静置得到无色溶液，经检验该溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，证明无色液体是SO₂Cl₂．
①写出SO₂Cl₂与H₂O反应的化学方式

 

．
②检验该溶液中Cl^-的方法是

 

．
（2）继续研究反应进行的程度，用NaOH溶液吸收分离出的气体，用稀盐酸酸化后，再滴加BaCl₂溶液，产生白色沉淀．
①该白色沉淀的成分是

 

．
②写出SO₂与Cl₂反应的化学方程式

 

，并阐述理由

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,浓硫酸的性质实验

专题：实验题

分析：（I）（1）无水CuSO₄是白色固体；有缓冲作用的装置能防止倒吸；
（2）取出铜丝，用蒸馏水洗净后伸入到稀硫酸中，铜丝变亮、溶液变蓝，说明黑色物质和稀硫酸反应且得到CuSO₄溶液，则黑色物质是CuO，在加热条件下，Cu能和硫酸反应生成CuSO₄还能生成CuO，同时生成SO₂；
（3）分离互不相溶的液体采用分液方法分离；
（II）（1）①经检验该溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，证明无色液体是SO₂Cl₂，说明SO₂Cl₂和水反应生成硫酸和盐酸；
②先除去硫酸根离子的干扰，再用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子，如果产生白色沉淀就证明含有氯离子，否则不含氯离子；
（2）①盐酸酸化的溶液中不含亚硫酸根离子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反应的离子只有SO₄^2-；
②白色沉淀是BaSO₄，说明反应后的混合气体中含有SO₂、Cl₂，同时容器中还有SO₂Cl₂，则该反应是可逆反应．

解答： 解：（I）（1）无水CuSO₄是白色固体，浓硫酸具有吸水性，吸收混合物中水分导致有无水硫酸铜析出，所以看到有白色固体析出；SO₂属于酸性氧化物，不溶于四氯化碳但能溶于NaOH溶液，所以四氯化碳有缓冲作用，能防止倒吸，故答案为：CuSO₄；防倒吸；
（2）取出铜丝，用蒸馏水洗净后伸入到稀硫酸中，铜丝变亮、溶液变蓝，说明黑色物质和稀硫酸反应且得到CuSO₄溶液，则黑色物质是CuO，在加热条件下，Cu能和硫酸反应生成CuSO₄还能生成CuO，同时生成SO₂，所以涉及的反应方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O Cu+H₂SO₄（浓）

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；Cu+H₂SO₄（浓）

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O；
（3）分离互不相溶的液体采用分液方法分离，NaOH溶液和四氯化碳不互溶，所以可以采用分液的方法分离，故答案为：分液；
（II）（1）①经检验该溶液中的阴离子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，证明无色液体是SO₂Cl₂，说明SO₂Cl₂和水反应生成硫酸和盐酸，反应方程式为SO₂Cl₂+2HCl=2HCl+H₂SO₄，故答案为：SO₂Cl₂+2HCl=2HCl+H₂SO₄；
②先除去硫酸根离子的干扰，再用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子，如果产生白色沉淀就证明含有氯离子，否则不含氯离子，其检验方法是：取少量该溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤，向滤液中滴加硝酸酸化再加入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，就说明溶液中含有Cl^-，
故答案为：取少量该溶液于试管中，加入过量Ba（NO₃）₂溶液，过滤，向滤液中滴加硝酸酸化再加入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，就说明溶液中含有Cl^-；
（2）①盐酸酸化的溶液中不含亚硫酸根离子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反应的离子只有SO₄^2-，所以生成的白色沉淀是BaSO₄，故答案为：BaSO₄；
②白色沉淀是BaSO₄，说明反应后的混合气体中含有SO₂、Cl₂，同时容器中还有SO₂Cl₂，同一容器中含有反应物和生成物，所以该反应是可逆反应，反应方程式为SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂，
故答案为：SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂；白色沉淀是BaSO₄，说明反应后的混合气体中含有SO₂、Cl₂，同时容器中还有SO₂Cl₂，则该反应是可逆反应．

点评：本题以铜和浓硫酸反应为载体考查性质实验方案设计，侧重考查实验操作、性质的分析，涉及物质的性质、可逆反应、离子检验等知识点，综合性较强，明确实验原理是解本题关键，熟练掌握元素化合物性质，题目难度中等．