某研究*學習小組為研究Cu與濃H2SO4的反應，設計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）。實驗...

問題詳情：

某研究*學習小組為研究Cu與濃H2SO4的反應，設計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）。

實驗選用細銅絲、98.3% H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等*品，銅絲被捲成螺旋狀，一端沒入濃H2SO4中，另一端露置在液麵上方。

以下是該學習小組部分交流記錄及後續探究實驗的記錄：

材料一：小組交流摘錄

學生1：加熱前，無現象發生；加熱後，液麵下銅絲變黑，產生氣泡，有細小黑*顆粒狀物質從銅絲表面進入濃硫*中，黑*物質是什麼？值得探究！

學生2：，我也觀察到黑*顆粒狀物質，後來逐漸轉變為灰白*固體，我想該灰白*固體極有可能是未溶於濃硫*的CuSO4。

學生3：你們是否注意到液麵以上的銅絲也發黑，而且試管上部內壁有少量淡黃*S固體凝聚，會不會液麵以上的銅絲與硫發生了反應，我查資料發現：2Cu+S = Cu2S（黑*）。

材料二：探究實驗剪輯

實驗1  將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑，然後*入稀硫*中，銅絲重新變得光亮，溶液呈藍綠*；將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑，然後*入稀硫*中無變化。

實驗2  擷取濃硫*液麵上方變黑的銅絲，*入稀硫*中無變化；將濃硫*液麵下方變黑的銅絲，*入稀硫*，黑*明顯變淺，溶液呈藍綠*。

實驗3  將溶液中的黑*顆粒狀物質，經過濾、稀硫*洗、蒸餾水洗、乾燥後放入氧氣流中加熱，然後冷卻，用電子天平稱重發現質量減少10%左右。

根據上述材料回答下列問題：

（1）CuSO4可由金屬銅與濃硫*反應制備，該反應的化學方程式為______________。

（2）A試管上方的長導管的作用是_________________；D、E兩支試管中CCl4的作用是_____________。

（3）加熱過程中，觀察到A試管中出現大量白*煙霧，起初部分煙霧在試管上部內壁析出淡黃*固體物質，在持續加熱濃硫*（沸騰）時，淡黃*固體物質又慢慢地消失。寫出淡黃*固體消失的化學反應方程式：_______________。

（4）對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱，很快發現C試管中品紅溶液褪*，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉澱。你的猜想是：______________。設計實驗驗*你的猜想_____________。

（5）根據上述研究，結合所學知識，你認為液麵下方銅絲表面的黑*物質成分是_______。（寫化學式）

【回答】

【*】    (1). Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O    (2). 冷凝、迴流    (3). 防止倒吸    (4). S+2H2SO4（濃）3SO2↑+2H2O    (5). 由於SO2溶解度較大，生成了Ca（HSO3）2溶液的緣故    (6). 取樣後，向其中加入*氧化*溶液，觀察是否有沉澱生成。（或者加熱、加鹽*檢驗SO2氣體等方法，開放題，正確即可給分）    (7). CuO、CuS、Cu2S

【解析】

【分析】

(1)金屬銅與濃硫*反應生成硫*銅、二氧化硫和水，據此書寫方程式；

(2)長導管除了導氣作用之外，還可以讓氣體冷凝，迴流；二氧化硫和強鹼的反應十分劇烈，且易溶於水；

(3)硫在加熱時能和濃硫*反應生成二氧化硫和水，據此寫出反應的化學方程式；

(4) SO2的溶解度較大，正鹽可能轉化為*式鹽，可以使用*氧化*溶液將*式鹽轉化為正鹽檢驗；

(5)根據實驗1、實驗2、實驗3的現象以及定量實驗的資料進行對比分析，可以確定黑*物質中有CuO、CuS、Cu2S。

【詳解】(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫*反應制備，該反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O，故*為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；

(2)根據實驗裝置，長導管的作用一定是能導氣，但氣體在導管中時間一長就會冷凝，迴流；二氧化硫在強鹼溶液中的溶解度很大，但其不溶於四*化碳，故可以採用四*化碳來防止倒吸現象的發生，故*為：導氣、冷凝、迴流；防止倒吸；

(3)濃硫*具有強氧化*，硫在加熱時能和濃硫*反應，反應的化學方程式為S+2H2SO4(濃)  3SO2↑+2H2O，故*為：S+2H2SO4(濃)  3SO2↑+2H2O；

(4) 對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱，很快發現C試管中品紅溶液褪*，說明生成了二氧化硫，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉澱，可能是SO2溶解度較大，與澄清石灰水反應生成了Ca(HSO3)2溶液；可以加入*氧化*溶液，觀察是否有沉澱生成，故*為：由於SO2溶解度較大，生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故；取樣後，向其中加*氧化*溶液，觀察是否有沉澱生成；

(5)含有銅元素的黑*物質有：CuO、CuS、Cu2S，根據實驗1、實驗2、實驗3的現象進行對比分析可知，液麵上的銅絲上的黑*物質主要是不溶於稀硫*的Cu2S，液麵下的銅絲上的黑*物質一定包含可溶於稀硫*的CuO和不溶於稀硫*的硫化物（CuS和Cu2S至少有一種）。試管底部有黑*顆粒物質，將溶液中的黑*顆粒狀物質，經過濾、稀硫*洗，除去了其中的CuO，蒸餾水洗、乾燥後得到的硫化物放入氧氣流中加熱，然後冷卻，用電子天平稱重發現質量減少10%左右。若此硫化物全部是Cu2S，其與氧氣反應後生成CuO，固體質量不變；若硫化物全部是CuS，其與氧氣充分反應後生成CuO，質量減少16.7%，因此不溶於稀硫*的硫化物中既有Cu2S，又有CuS。綜合以上的分析和計算，可以確定液麵下方銅絲表面的黑*物質成分為CuO、CuS、Cu2S，故*為：CuO、CuS、Cu2S。

知識點：金屬元素的單質及其化合物

題型：實驗,探究題