题目内容

根据铜与浓H2SO4反应的实验完成：

(1)在试管里放一片_____色的铜片，加入2～3 mL浓H2SO4，铜片_____。

(2)给试管加热，铜片_____，有无色_____气体生成。

(3)用湿润蓝色石蕊试纸来检验所生成的气体，试纸_____色。

(4)反应一段时间后，停止加热，静置，溶液的颜色是_____，试管底部有_____色固体，把试管里的液体倒入盛有少量水的烧杯里，溶液显_____色。

(5)为了防止污染并节约原料，用Cu和浓H2SO4制取CuSO4的最佳方法是(用化学方程式表示) _______________，该方案最佳的原因是_______________。

(1)光亮紫红色   无明显变化

(2)溶解   刺激性气味

(3)变红

(4)无色   白   蓝

(5)2Cu+O22CuO、CuO+H2SO4CuSO4+H2O   H2SO4利用率高，产物无污染

解析：Cu与浓H2SO4于常温下不反应，加热才反应生成CuSO4、SO2、H2O,因浓H2SO4吸水性强，吸收了生成的水，使CuSO4以无水盐晶体析出。若在加热条件下，向H2SO4和铜屑的混合体系中通入O2，O2将Cu氧化成CuO，CuO被H2SO4溶解生成CuSO4。


练习册系列答案
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某研究性学习小组为了研究Cu与浓H2SO4的反应和比较Cu的+1价化合物与+2价化合物的稳定性，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端投入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方．

以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录．
材料一：小组交流记录
学生1：加热前，无现象发生；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？值得探究！
学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．
学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S
 V 
.
 
Cu2S（黑色）
材料二、探究实验剪辑
实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化．
实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色．
实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、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小10%左右．
根据上述材料回答下列问题：
（1）A试管上方的长导管的作用是；
导气、冷凝、回流
导气、冷凝、回流
；D、E两支试管中CCl4
的作用是
防止倒吸
防止倒吸
．
（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．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：
S+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
3SO2↑+2H2O
S+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
3SO2↑+2H2O
．
（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，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．学生1猜想是由于SO2溶解度较大，生成了Ca（SHO3）2的缘故．请你设计实验验证学生1的猜想
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
．
（4）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：
CuO、CuS、Cu2S
CuO、CuS、Cu2S
．（写化学式）
（5）学生2将反应后的反应液稀释后进行检验，发现溶液呈酸性，对比，学生2提出猜想是：铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性，请写出该水解反应的离子方程式：
Cu2++H2OCu（OH）2+2H+
Cu2++H2OCu（OH）2+2H+
．
你的猜想是：
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
；
请你设计一个简单的实验以验证你的猜想：
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
．
（6）该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性，他们取98gCu（OH）2固体，加热至80℃-100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末X．冷却后称量，X的质量为72g．向X中加入过量稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，据此可推得，X的化学式为
Cu2O
Cu2O
，可以得出的结论是
高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
．
（1）写出下列反应的离子方程式：
①硫代硫酸钠（Na2S2O3与稀H2SO4溶液作用时产生无色有刺激性气体溶液变得浑浊：
S2O32-+2H+═S↓+SO2↑+H2O
S2O32-+2H+═S↓+SO2↑+H2O
．
②氯化铁与硫氰化钾起反应，生成红色的溶液：
Fe3++3SCN-═Fe（SCN）3
Fe3++3SCN-═Fe（SCN）3
．
（2）高二化学第一章《硝酸》一节中有浓硝酸、稀硝酸分别跟铜片反应的实验，装置图如下所示．

①实验a中试管上部会看到的现象是
红棕色
红棕色
，由此证明生成的气体是
NO2
NO2
．
根据
生成溶液呈蓝色
生成溶液呈蓝色
现象可判断铜被氧化为
Cu2+
Cu2+
，综合起来可得出铜与浓硝酸反应的离子方程式
Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O
Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O
．
②实验b中试管上部起先可看到
红棕色气体
红棕色气体
，后来可看到
无色气体
无色气体
．由此证明生成的气体是
NO
NO
．写出化学反应方程式
3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
．
③两实验中将导管通入NaOH溶液的中是为了
除去氮的氧化物，防止污染空气
除去氮的氧化物，防止污染空气
．
④除了气体颜色、溶液颜色方面的差异外．两实验中还有哪些实验现象有明显差异？写出一条：
浓硝酸比稀硝酸反应速率快
浓硝酸比稀硝酸反应速率快
，由此你能得出什么结论：
浓硝酸氧化性强于稀硝酸
浓硝酸氧化性强于稀硝酸
．
研究性学习小组为探究Cu与浓H2SO4反应及其产物SO2的性质，设计如下实验装置：
（1）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：
Cu+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
CuSO4+SO2+2H2O
Cu+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
CuSO4+SO2+2H2O
；浸有碱液的棉花的作用是：
吸收SO2防止污染空气
吸收SO2防止污染空气
．
（2）该小组同学在实验中发现以上实验装置有相当多不足之处，如实验不够安全和易造成环境污染等．为改进实验和更多地了解SO2的性质，经过同学间的讨论和与老师的交流，设计了如图实验装置．

①对试管A中的浓H2SO4和铜丝进行加热，发现E试管中有气泡逸出，品红溶液 很快褪色，但最终 未见D试管中氢氧化钡溶液出现浑浊．为探究D试管中未出现浑浊的原因，该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据：
物质 溶解度（g/100水） 物质 溶解度（g/100水）
Ca（OH）2 0.173 Ba（OH）2 3.89
CaCO3 0.0013 BaSO3 0.016
Ca（HCO3）2 16.60
他们应用类比研究方法预测了D试管未出现浑浊的原因：
生成了溶解度较大的Ba（HSO3）2
生成了溶解度较大的Ba（HSO3）2
．
②为验证D试管中溶液的组成，进行了下列实验，请你帮他们完成实验报告．
实验方案 现象
1取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液
2取少量溶液于试管中，加入稀盐酸，加热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验生成的气体．
（3）实验结束后，发现试管A中还有铜片剩余．该小组的同学根据所学的化学知识认为硫酸也有剩余．下列药品中能够用来证明反应结束后的试管A中确有余酸的是
A D
A D
（填写字母编号）．
A．铝粉         B．氯化钡溶液        C．银粉          D．碳酸氢钠溶液
（4）请写出长导管B的作用
防止C中的液体倒吸（或检验反应时导管是否堵塞或拆卸装置前从B管口向试管A中大量鼓入空气，
以排尽A中的二氧化硫气体，不会产生污染等）
防止C中的液体倒吸（或检验反应时导管是否堵塞或拆卸装置前从B管口向试管A中大量鼓入空气，
以排尽A中的二氧化硫气体，不会产生污染等）
（只写一点就可）．
精英家教网某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，对教材中的装置进行简单改进，在大试管a中加了一根长玻璃导管（见图，图中夹持仪器和加热仪器没有画出）．根据题意完成下列填空：
（1）实验时，试管b中观察到的现象是
 
．
（2）试管c是尾气吸收装置，则其中的试剂是
 
．
（3）反应结束后在试管c的末端抽气，目的是
 
；大试管a中长玻璃导管的作用是
 
．
（4）实验中发现：在铜片表面有黑色固体生成，未见其他颜色．为了研究黑色固体的成分，他们进行了以下探究：
（1）甲同学猜想：黑色固体是未及溶解于酸的纯净的CuO．其猜想可用化学方程式表示为：
Cu+H2SO4（浓）
△
 

（2）乙同学认为黑色固体除CuO外还可能含有Cu2S和CuS．其理由可能是
 
．
a．Cu2S、CuS都是黑色的
b．Cu与浓H2SO4在加热条件下反应还可能放出O2
c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu化合价上升与S化合价下降有多种可能．
（5）丙同学认可乙的观点，并计划通过实验测定黑色固体的成分．查资料后得知CuO、Cu2S和CuS高温灼烧后的最终残留物均为红色的Cu2O．他收集了部分铜片上的黑色固体，经洗涤、
 
（填操作名称，下同）后，称量，质量为0.483g；然后灼烧、冷却、称量，经
 
后，得到固体质量为0.420g．
（6）丙同学确定黑色固体除CuO外肯定还含有
 
．

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