Question

16．某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下系列实验．
【实验1】铜与浓硫酸反应，实验装置如图所示．
实验步骤：
①先连接好装置，检验气密性，加入试剂；
②加热A试管直到B中品红褪色，熄灭酒精灯；
③将Cu丝上提离开液面．
（1）装置 A 中发生反应的化学方程式为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，试管 C的作用是吸收多余的SO₂，防止污染空气
（2）导管 D 的下端（虚线段）应位于液面下（填“液面上”或“液面下”），导管 D 的作用有：①实验结束后排除装置中的 SO₂，②防倒吸．
【实验2】实验中发现试管内除了产生白色固体外，在铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有 CuO、Cu₂O、CuS、Cu₂S．为探究甲的成分，进行了以下的实验．
查阅资料可知：Cu₂O+2HCl═CuCl₂+Cu+H₂O，CuS、Cu₂S 和稀 HCl不反应．
2Cu₂O+O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$4CuO，2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$ 2CuO+2SO₂
Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2CuO+SO₂
为了研究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如下的实验：

（3）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有泥三角、坩埚（坩埚钳）．
（4）煅烧过程中，除上述反应外，还可能发生反应
（5）下列对于固体甲的成分的判断中，正确的是（填字母选项）BCD．
A．固体甲中，CuS和Cu₂S不能同时存在
B．固体甲中，CuO和Cu₂O至少有一种
C．固体甲中若没有Cu₂O，则一定有Cu₂S
D．固体甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

分析 （1）装置A中发生反应的化学方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；C装置是吸收二氧化硫防止污染空气；
（2）防止生成气体从导管D处溢出，导管 D 的下端应位于液面一下，试管A中气体压强减小，空气从D导管进入试管A中；
（3）固体煅烧需要在坩埚内进行，据此选择需要的仪器；
（4）煅烧过程中可能铜会和氧气反应生成氧化铜；
（5）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种．
分析反应：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂ 不变；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 减重，
因题给“固体乙称取2.00g，氧气流中煅烧、冷却称量至恒重，得固体丙1.84g”，即实际减重了，说明必有CuS，还要有其他物质．讨论可能存在的情况可解答该题．

解答 解：（1）装置A中发生反应的化学方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，C中氢氧化钠吸收二氧化硫发生的反应，反应的离子方程式，SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，防止污染空气，
故答案为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；吸收多余的 SO₂，防止污染空气；
（2）为防止生成的气体溢出，导管 D 的下端（虚线段）应位于液面下，导管 D 的作用有：实验结束后排除装置中的 SO₂，试管A中气体压强减小，空气从D导管进入试管A中，防止液体倒吸，
故答案为：液面下，防倒吸；
（3）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有泥三角、坩埚（坩埚钳），
故答案为：泥三角、坩埚（坩埚钳）；
（4）煅烧过程中，除上述反应外，还可能发生反应是铜单质和氧气反应生成氧化铜，反应的化学方程式为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，
故答案为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；
（5）经分析固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种，分析反应：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂ 不变；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 减重；因题给“固体乙称取2.00g，氧气流中煅烧、冷却称量至恒重，得固体丙1.84g”，即实际减重了，说明必有CuS，还要有其他物质．讨论：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可无；②若无Cu₂O，必有Cu₂S．故③中在煅烧过程中一定发生的反应的化学方程式为2CuS+3O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，
经上分析，对于固体甲的成分的判断中，正确的是BCD，不正确的是A，
故答案为：BCD；

点评 本题整合和拓展了教材中的典型实验，侧重基本实验操作能力考查．一定要弄清楚课本中的基本实验，要通过动手做实验去了解仪器的结构、适用范围和工作原理，掌握常见气体的制备、除杂、收集、尾气处理等基本操作，熟悉教材中的典型实验装置，题目难度中等．