Question

4．某研究性学习小组为研究Cu与浓硫酸的反应，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）：

实验选用细铜片、98.3%硫酸、品红溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等药品．铜片一端没入浓硫酸中．根据上述材料回答下列问题：
（1）D、E两容器中CCl₄的作用是防止倒吸．
（2）加热过程中，随着反应的进行，A容器中有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是CuSO₄，分析可能的原因浓硫酸中含水少，生成的硫酸铜较多，浓硫酸的吸水作用，硫酸铜无法带结晶水析出，只能生成无水硫酸铜．
（3）对A容器中的浓硫酸和铜片进行加热，很快发现C容器中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．你的猜想是SO₂溶解度较大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液．设计实验验证你的猜想取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（或者加盐酸检验SO₂气体等方法）．
（4）实验结束后，为了减少环境污染，排除各装置中的SO₂，可采取的操作是打开A容器上的弹簧夹，通入空气，将装置中的SO₂赶到E中，最后再向B中加入NaOH溶液，盖上塞子，振荡即可．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，要注意防止倒吸现象的发生；
（2）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，加热的情况下，由于A容器中出现大量白色烟雾，导致溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜；
（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，说明产生SO₂气体的速率快，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀，这是由于SO₂溶解度较大，立即生成了Ca（HSO₃）₂溶液的缘故．因此验证猜想的方法是取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（或者加热、加盐酸检验SO₂气体等方法）；
（4）二氧化硫为酸性气体，可用浓氢氧化钠溶液吸收，减小对环境的污染．

解答 解：（1）二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，可以采用四氯化碳的作用来达到防止倒吸现象的发生的目的，
故答案为：防止倒吸；
（2）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，加热的情况下，由于A容器中出现大量白色烟雾，导致溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜，
故答案为：CuSO₄；浓硫酸中含水少，生成的硫酸铜较多，浓硫酸的吸水作用，硫酸铜无法带结晶水析出，只能生成无水硫酸铜；
（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，说明产生SO₂气体的速率快，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀，这是由于SO₂溶解度较大，立即生成了Ca（HSO₃）₂溶液的缘故．因此验证猜想的方法是取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（或者加热、加盐酸检验SO₂气体等方法），
故答案为：SO₂溶解度较大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液；取样后，向其中加入氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（或者加盐酸检验SO₂气体等方法）；
（4）打开三颈烧瓶的弹簧夹，充入空气把二氧化硫赶到盛有浓氢氧化钠溶液的烧杯中吸收，减小对环境的污染，
故答案为：打开A容器上的弹簧夹，通入空气，将装置中的SO₂赶到E中，最后再向B中加入NaOH溶液，盖上塞子，振荡即可．

点评 本题考查了性质方案的设计，题目难度中等，注意掌握浓硫酸的化学性质及性质实验方案设计的方法，明确题中资料信息是解题关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．