Question

8．常温下，铜与稀硫酸几乎不反应，但在一定温度下，铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、水和一种气体．小明很好奇，设计如下实验探究铜丝与浓硫酸反应后的产物．
【提出问题】生成的气体是什么？
【查阅资料】SO₂能使品红溶液褪色；硫酸铜固体为白色，硫酸铜溶液为蓝色．
【猜想与假设】猜想一：氢气；猜想二：二氧化硫．
【设计实验】如图所示

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
1	向试管中加入5mL浓硫酸，将铜丝伸入浓硫酸中，给试管加热．	有白色固体出现，产生气泡
2	用燃着的木条引燃产生的气体	未听见爆鸣声	猜想一不成立． （填“成立”或“不成立”）
3			猜想二成立

【实验结论】该反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，该气体可以用氢氧化钠溶液来吸收以防止大气污染．
【反思与评价】
（1）铜丝可以上下抽动的作用是便于控制反应的发生和停止．
（2）试管中出现白色固体的原因是有无水硫酸铜固体析出．
某研究小组利用如图装置探究铜与浓硫酸反应的产物．
实验步骤与现象如下：
①检查装置气密性，向A中加入5mL浓硫酸，打开K，将铜丝伸入浓硫酸中，给A处加热，观察到B中品红溶液褪色，再关闭K．
②实验观察到A中液面下铜丝变黑，产生气泡，液面上方产生大量白雾，一段时间后溶液中有白色固体出现，拉出铜丝，停止加热．回答下列问题：
（1）溶液中白色固体是无水CuSO₄ （填化学式），C中CCl₄的作用是防止倒吸．
（2）取出铜丝，用蒸馏水洗净后伸入到稀硫酸中，铜丝变亮、溶液变蓝．写出A中可能发生反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑、Cu+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O+SO₂↑．
（3）分离出C中的上层液体，滴加过量稀盐酸和BaCl₂溶液，有白色沉淀产生．
①分离的操作名称为：分液：
②白色沉淀为：硫酸钡；
③产生白色沉淀的原因可能是装置中的氧气参加了反应．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变进行分析；
【设计实验】根据氢气具有可燃性，点燃会发生爆鸣声进行分析；
【实验结论】根据浓硫酸和铜在加热的条件下生成硫酸铜、水和二氧化硫，氢氧化钠会与二氧化硫反应进行分析；
【反思与评价】（1）根据通过铜丝的上下抽动，可以控制反应的发生和停止进行分析；
（2）根据铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，在加热的条件下，导致容器内的溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜进行分析；
（1）根据铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，在加热的条件下，导致容器内的溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜，二氧化硫难溶于四氯化碳，可以防止倒吸进行分析；
（2）先根据浓硫酸和铜在加热的条件下生成硫酸铜、水和二氧化硫，然后根据取出铜丝，用蒸馏水清洗后，伸入到稀硫酸中，铜丝发亮、溶液变蓝，说明铜与浓硫酸反应也生成了氧化铜，然后依据方程式的书写规则进行书写；
（3）①根据两种互不相溶的液体采用分液的方法分离进行分析；
②根据氯化钡和亚硫酸钠反应生成亚硫酸钡，亚硫酸钡和稀盐酸反应生成氯化钡、水和二氧化硫，滴入过量的稀盐酸和氯化钡，有白色沉淀生成，说明沉淀是硫酸钡沉淀进行分析；
③根据亚硫酸钡能被氧气氧化成硫酸钡沉淀进行分析．

解答 解：【猜想与假设】依据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以猜想二是二氧化硫；
【设计实验】氢气具有可燃性，点燃会发生爆鸣声，所以

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
1	向试管中加入5mL浓硫酸，将铜丝伸入浓硫酸中，给试管加热．	有白色固体出现，产生气泡
2	用燃着的木条引燃产生的气体	未听见爆鸣声	猜想一 不成立
3			猜想二成立

【实验结论】浓硫酸和铜在加热的条件下生成硫酸铜、水和二氧化硫，化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，氢氧化钠会与二氧化硫反应，所以该气体能用氢氧化钠溶液来吸收以防止大气污染；
【反思与评价】（1）通过铜丝的上下抽动，可以控制反应的发生和停止；
（2）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，在加热的条件下，导致容器内的溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜；
（1）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜，在加热的条件下，导致容器内的溶剂减少，且浓硫酸具有吸水性，所以会析出白色固体硫酸铜，二氧化硫难溶于四氯化碳，可以防止倒吸；
（2）浓硫酸和铜在加热的条件下生成硫酸铜、水和二氧化硫，铜和浓硫酸在加热的条件下生成氧化铜、水和二氧化硫，化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑、Cu+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O+SO₂↑；
（3）①两种互不相溶的液体采用分液的方法分离，所以分离出C中的上层液体，采用分液的方法分离；
②氯化钡和亚硫酸钠反应生成亚硫酸钡，亚硫酸钡和稀盐酸反应生成氯化钡、水和二氧化硫，滴入过量的稀盐酸和氯化钡，有白色沉淀生成，说明沉淀是硫酸钡沉淀；
③亚硫酸钡能被氧气氧化成硫酸钡沉淀，硫酸钡与盐酸不反应．
故答案为：【猜想与假设】二氧化硫；
【设计实验】氢气具有可燃性，点燃会发生爆鸣声，所以

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
1	向试管中加入5mL浓硫酸，将铜丝伸入浓硫酸中，给试管加热．	有白色固体出现，产生气泡
2	用燃着的木条引燃产生的气体	未听见爆鸣声	猜想一不成立
3			猜想二成立

【实验结论】Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑，氢氧化钠溶液；
【反思与评价】（1）便于控制反应的发生和停止；
（2）有无水硫酸铜固体析出；
（1）无水CuSO₄，防止倒吸；
（2）Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑、Cu+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H₂O+SO₂↑；
（3）①分液；
②硫酸钡；
③装置中的氧气参加了反应．

点评 本题主要考查了浓硫酸与铜的反应，题目难度较大，注意掌握浓硫酸的化学性质，能正确的确定反应物是解题的关键．