Question

2．某化学兴趣小组探究铜与浓硫酸的反应，探究过程如下．
实验一：铜与浓硫酸反应
按如图装置进行实验（部分夹持装置略）．
（1）仪器X的名称是分液漏斗，装置B的作用是防止倒吸；
（2）组装好仪器，检查装置气密性的操作是手握烧瓶，若C、D导管中有气泡冒出，松开手，C、D中有液柱回流；
（3）装置C中发生反应的离子方程式是2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
实验二：探究产物成分
上述实验后发现烧瓶底部有灰色固体，兴趣小组同学设计实验进一步探究灰色固体的成分．
【查阅资料】
i．铜与浓硫酸反应可能有CuO、Cu₂S、CuS等副产物生成．
ii．CuO、Cu₂S和CuS均为黑色不溶于水的固体；Cu₂S和CuS不溶于稀硫酸，在空气中充分燃烧，均转化为CuO和SO₂．
【实验探究】
（4）请完成下表：

实验步骤	现象	结论
取灰色固体于烧杯中，加入蒸馏水，搅拌、过滤，洗涤滤渣	固体部分溶解，溶液呈蓝色	灰色固体中含有CuSO4
将滤渣转移到另一烧杯中，加入足量稀硫酸，搅拌，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、干燥	固体部分溶解，滤液呈蓝色，滤渣为黑色	灰色固体中含有CuO
称量上一步得到的黑色滤渣2.56g，在空气中灼烧至恒重，冷却、称量	得到2.40g固体	灰色固体中含有Cu2S、CuS

Answer 1

分析 （1）根据仪器X的特征及常见仪器的名称解答；短管进短管出可防止倒吸；
（2）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（3）SO₂使酸性高锰酸钾褪色，发生氧化还原反应生成锰离子、硫酸根离子和水；
（4）依据资料有关信息结合铜离子在溶液中呈蓝色分析，得到2.40g固体，根据铜原子守恒分析．

解答 解：A装置中是铜和浓硫酸加热，反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，B防止倒吸，C利用二氧化硫的还原性检验二氧化硫，D吸收尾气．
（1）X为球形漏斗带有玻璃活塞为分液漏斗，装置B短管进短管出可防止倒吸，
故答案为：分液漏斗；防止倒吸；
（2）装置气密性的检查一般常用加热法，依据的原理是：通过加热（用酒精灯或热毛巾或体温）密闭容器，使其中的气体受热膨胀，压强变大，导致放入水中的导管口有气泡冒出（导管应先放入水中），移开热源后，由于装置中的气体遇冷收缩、压强变小，又会在导管里形成一段水柱，所以组装好仪器，检查装置气密性的操作是手握烧瓶，若C、D导管中有气泡冒出，松开手，C、D中有液柱回流，
故答案为：手握烧瓶，若C、D导管中有气泡冒出，松开手，C、D中有液柱回流；
（3）装置C中SO₂和酸性高锰酸钾发生氧化还原反应褪色，生成锰离子、硫酸根离子，离子反应为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（4）铜与浓硫酸反应Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，取灰色固体于烧杯中，加入蒸馏水，搅拌、过滤，洗涤滤渣，固体部分溶解，溶液呈蓝色，为CuSO₄，将滤渣转移到另一烧杯中，加入足量稀硫酸，搅拌，充分反应后过滤，将滤渣洗涤、干燥，Cu₂S和CuS不溶于稀硫酸，滤液呈蓝色，溶解的是CuO，称量上一步得到的黑色滤渣2.56g，在空气中灼烧至恒重，冷却、称量得到2.40g固体为氧化铜，物质的量为n=$\frac{m}{M}$=$\frac{2.4g}{80g/mol}$=0.03mol，若黑色滤渣为Cu₂S则其质量为0.03×$\frac{1}{2}$×160g=2.4g，若黑色滤渣为CuS则其质量为0.03×96g=2.88g，原黑色滤渣为2.56g，为Cu₂S、CuS混合物，
故答案为：CuSO₄；CuO；Cu₂S、CuS．

点评 本题考查了探究铜与浓硫酸的反应，题目难度中等，涉及浓硫酸与铜反应、二氧化硫的还原性的实验验证、污染气体的实验处理、产物的检验等知识，（4）为难点，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力．