题目内容
19．某研究性学习小组欲探究铜与浓硫酸反应产物的组成及性质．甲同学以装置I进行实验：加热后，试管A中液面上产生大量白雾，铜片表面先变黑后开始溶解，同时发现试管B中出现白色沉淀．反应结束后，试管A中得到灰绿色溶液，底部沉积少量白色固体，未溶解的铜片表面仍有黑色物质附着．倾倒出液体后，向白色固体上小心加水，溶解后溶液呈蓝色．结合查阅资料，完成下列填空．【查阅资料】：①Cu2S不溶于稀硫酸，能够溶于热的稀硝酸中，且产生SO42-离子．
②98.3%浓硫酸的沸点：339℃； ③酒精灯火焰的温度为400〜500℃
（1）试管B中白色沉淀的化学式是BaSO4，请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因Ba2++SO42-=BaSO4↓、2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+．
（2）乙同学认甲同学的装置不完善，设计了改进装置II进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）．①打开弹簧夹，通入N2一段时间后关闭弹簧夹
②滴加一定量浓硫酸，加热A，一段时间后C中未见沉淀生成．
操作①的目的是排除装置内的空气（O2），洗气瓶B中的试剂是H2O．
（3）丙同学取乙实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙滴加的试剂可能是C．
A．NaOH溶液 B．NaAlO2溶液 C．H2O2溶液 D．酸性 KMnO4溶液
（4）探究上述实验过程中铜表面产生的黑色固体组成，某同学猜想可能为CuO或Cu2S的一种，将未溶解的表面有黑色物质附着的铜滤出、清洗、干燥、磨碎．下列实验设计能够确认上述同学猜想的是BC．
A．取少量样品加入稀硝酸加热观察是否溶解，试管口是否有气体变红棕色
B．取少量样品加入稀硫酸充分振荡，观察溶液是否变蓝色
C．取少量样品加入足量稀硝酸加热，溶解，加入BaCl2检验是否产生SO42-离子
（5）取上述反应的烧瓶中残留物制备CuSO4•5H2O晶体，残留物去除不溶物后中缓缓加入适量水，溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥称重得该晶体．
分析 （1）Cu与浓H2SO4发生的主要反应为Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，二氧化硫中+4价的硫具有还原性，易被空气中的氧气氧化成+6的硫生成硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子形成硫酸钡沉淀，雾状浓硫酸挥发出来的硫酸与B试管中的水反应生成硫酸，硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀；
（2）氮气性质稳定，排净装置中的空气中的氧气，以验证上述原理是否正确；为除去反应中带出的雾状硫酸，可以将气体通过H2O吸收；
（3）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种无色氧化剂；
（4）Cu能够与稀硝酸反应生成氮的氧化物，结合信息：Cu2S不溶于稀硫酸，能够溶于热的稀硝酸中，且产生SO42-离子分析；
（5）从硫酸铜溶液中制取CuSO4•5H2O晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥称重．
解答 解：（1）甲同学以装置I进行实验：加热后，试管A中液面上产生大量白雾，为挥发出的三氧化硫，铜片表面先变黑后开始溶解，主要反应为：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，同时发现试管B中出现白色沉淀．反应结束后，试管A中得到灰绿色溶液，为硫酸铜溶液，底部沉积少量白色固体为硫酸铜固体，未溶解的铜片表面仍有黑色物质附着，可能为硫化铜等其它物质．倾倒出液体后，向白色固体上小心加水，溶解后溶液呈蓝色，进一步说明白色固体是硫酸铜，雾状浓硫酸挥发出来的硫酸进入B试管中，电离出的硫酸根离子和钡离子反应：Ba2++SO42-=BaSO4↓；Cu与浓H2SO4反应生成的二氧化硫中+4价的硫具有还原性，易被空气中的氧气氧化成+6的硫生成硫酸根离子，硫酸根离子和钡离子形成硫酸钡沉淀，反应为：2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+，
故答案为：BaSO4；Ba2++SO42-=BaSO4↓；2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4↓+4H+；
（2）操作a通入N2目的是排出装置中的O2，C中未见沉淀生成，说明B中的试剂能吸收挥发出的H2SO4且不产生新的杂质，还不能与SO2反应，故该试剂应是H2O，
故答案为：排除装置内的空气（O2）； H2O；
（3）乙实验后的C中的溶液会溶有SO2，题中不溶于盐酸的白色沉淀应是BaSO4，所以要加一种氧化剂，滴加的是一种无色溶液，酸性KmnO4溶液是紫色，NaOH溶液、NaAlO2溶液无氧化性，则只能是H2O2溶液，
故答案为：C；
（4）A．Cu能够与稀硝酸反应生成氮的氧化物，滤出物中含有Cu，所以试管口有气体变红棕色也不能证明有硫化亚铜，故A错误；
B．Cu2S和Cu都不溶于稀硫酸，而CuO能够溶于稀硫酸，所以取少量样品加入稀硫酸充分振荡，若观察溶液变蓝色，说明含有CuO，故B正确；
C．CuO和Cu与硝酸反应不能生成硫酸根离子，Cu2S能够溶于热的稀硝酸中，且产生SO42-离子，所以取少量样品加入足量稀硝酸加热溶解，若加入BaCl2检验有SO42-离子产生，证明有硫化亚铜，故C正确；
故答案为：BC；
（5）因结晶水合物防止结晶水损失，需冷却结晶，所以从硫酸铜溶液中制取CuSO4•5H2O晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥称重，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶．
点评 本题是以研究探究铜与浓硫酸反应产物的组成及性质为载体考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力，涉及离子方程式的书写，氧化剂的选择、物质的检验等，培养了学生灵活运用知识的能力，题目难度中等．
| 选项 | 实验操作及现象 | 结论 |
| A | 用铂丝蘸取某待测液在酒精灯外焰上灼烧，火焰呈紫色（透过蓝色钴玻璃） | 待测试液中可能含钠元素 |
| B | 向某无色溶液中通人过量的CO2气体，有白色沉淀产生 | 该溶液中一定含有SiO32- |
| C | 向品红溶液中通入某气体后，溶液褪色 | 该气体一定是SO2 |
| D | 向NaOH溶液中滴加少量MgCl2溶液，产生白色沉淀，继续滴加FeCl3溶液产生红褐色沉淀 | Fe（OH）3的溶解度小于Mg（OH）2的溶解度 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
| 选项 | 实验 | 解释或结论 |
| A | 用洁净的Pt蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色 | 该溶液中一定含有Na+，无k+ |
| B | 用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧 | CO2、H2O与Na2O2反应是放热反应 |
| C | 向溴水中滴入植物油，振荡后，油层显无色 | 溴不溶于油脂 |
| D | 将硫酸酸化的H2O2滴入Fe（NO3）2溶液，溶液变黄色 | H2O2的氧化性比Fe3+强 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
| A． | 微粒半径大小比较：r（N3-）＞r（O2-） | |
| B． | N元素与氧元素形成的化合物只有五种 | |
| C． | 在该反应条件下，NH3的还原性弱于的H2O还原性 | |
| D． | 在该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 |
| A． | 若1molSO2和1molO2充分反应，转移的电子数为2×6.02×1023 | |
| B． | 在钢铁表面涂刷含铝粉的防锈漆，可以有效防止钢铁腐蚀 | |
| C． | 在室温下，向醋酸溶液中不断通入NH3，$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（{H}^{+}）}$不断减小 | |
| D． | 室温下，反应Cl2（g）+H2O（l）═HCl（aq）+HClO（aq） 能自发进行，则△H＞0 |
| A． | 装置A记录滴定终点读数为12.20 mL | |
| B． | 装置B可用于提取I2的CCl4溶液中的I2 | |
| C． | 装置C可用于探究温度对2NO2?N2O4平衡体系的影响 | |
| D． | 装置D可用于比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱 |
| A． | 0.1 mol•L-1 CH3COONa溶液与0.1 mol•L-1 CaCl2溶液等体积混合：c（Na+）+2c（Ca2+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）+c（Cl-） | |
| B． | 浓度均为0.1 mol•L-1的小苏打溶液与烧碱溶液等体积混合：c（OH-）-c（H+）=c（HCO3-）+c（H2CO3） | |
| C． | pH相同的氨水、KOH溶液、Ba（OH）2溶液中：c（NH4+）=c（K+）=2c（Ba2+） | |
| D． | 常温下，0.2 mol•L-1 NH4NO3溶液与0.1 mol•L-1 NaOH溶液等体积混合，所得pH=9.6的溶液中：c（NO3-）＞c（Na+）＞c（NH4+）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-）＞c（H+） |
| A． | 使用合适的催化剂可以加快反应速率 | |
| B． | 增大O2的浓度可使SO3的浓度减小 | |
| C． | 降低温度可以减小反应速率 | |
| D． | 增大SO2的浓度可以增大反应速率 |
| A． | 二氯甲烷只有一种，说明甲烷分子是立体结构 | |
| B． | 2-丁烯四个碳原子共平面，说明乙烯分子是平面结构 | |
| C． | 苯乙炔分子中所有原子共平面，说明乙炔分子中原子在一条直线上 | |
| D． | 邻二甲苯只有一种，说明苯分子中不存在单双键交替的碳碳键． |