Question

11．小明同学设计了如图所示装置来探究铜跟浓硫酸的反应．
先关闭活塞a，加热至烧瓶中不再有气泡产生时，反应停止，此时烧瓶中铜片仍有剩余．再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入烧瓶，铜片慢慢减少．
（1）请写出上述过程A装置中所涉及的化学反应方程式．
Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O．
（2）张老师认为装置设计有误，你认为B（填“A”、“B”或“C”）部分有误．
（3）B中所收集到的气体既具有氧化性又具有还原性，请写出一个体现其还原性的化学方程式：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO₃．
（4）装置C的作用是吸收尾气中的SO₂，防止污染空气．

Answer 1

分析 （1）依据装置图和实验步骤分析，装置A中在关闭a后加热烧瓶反应，铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入烧瓶，铜片慢慢消失是铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水；
（2）B装置是收集装置，二氧化硫气体比空气重，需要用向上排气法收集；
（3）二氧化硫气体的氧化性是硫元素化合价降低，表现还原性是硫元素化合价升高分析；
（4）二氧化硫是污染性的气体，不能排放到空气中，需要用氢氧化钠溶液吸收．

解答 解：（1）装置图和实验步骤可知，先关闭活塞a，加热至烧杯中不再有气泡产生时，停止反应，此时烧瓶中铜片仍有剩余，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入烧瓶，铜片慢慢消失，发生的反应为：2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O（或2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+H₂SO₄═CuSO₄+2H₂O），
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O；
（2）B装置是收集装置，二氧化硫气体比空气重，需要用向上排气法收集，导气管长进短出，改进后的装置图为：，
故答案为：B；
（3）二氧化硫气体的氧化性是硫元素化合价降低，表现还原性是硫元素化合价升高的反应，二氧化硫表现还原性的反应如：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO₃，
故答案为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO₃；
（4）二氧化硫是污染性的气体，不能排放到空气中，需要用氢氧化钠溶液吸收，装置C的作用是吸收尾气中的SO₂，防止污染空气，
故答案为：吸收尾气中的SO₂，防止污染空气．

点评 本题考查了浓硫酸的性质及产物性质的验证，题目难度中等，注意尾气吸收装置和收集装置的分析判断，明确发生反应原理为解答关键，试题培养了学生的化学实验能力．