Question

20．如图是研究铜与浓硫酸的反应装置：
（1）A试管中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）反应一段时间后，可观察到B试管中的现象为溶液由红色变成无色．
（3）C试管口浸有NaOH溶液的棉团作用是吸收Cl₂和SO₂，防止污染空气．
（4）实验结束后，证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是向上拉铜丝，终止反应，冷却后，将A中溶液慢慢倒入盛有少量水的烧杯（试管）里，观察溶液颜色是否为蓝色．
（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，经查阅文献获得下列资料．

资料1	硫酸浓度mo/L 黑色物质出现的温度/℃ 黑色物质消失的温度/℃ 15 约150 约236 16 约140 约250 18 约120 不消失 附表铜与浓硫酸反应产生黑色物质的相关性质
资料2	X射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种．

仅由上述资料可得出的正确结论是abd．
a．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个
b．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质
c．该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15mol•L
d．硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失．

Answer 1

分析 （1）A装置中是铜和浓硫酸加热方式反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）生成的二氧化硫具有漂白性分析，二氧化硫的漂白作用是形成不稳定的无色物质；
（3）饱和氯水和二氧化硫反应，C试管口的棉花是防止二氧化硫、氯气挥发到空气中污染空气，试管C口部的棉团浸有NaOH，可与二氧化硫反应防止污染空气；
（4）可通过抽动铜丝控制反应，证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是利用铜离子在溶液中呈蓝色；
（5）图表数据分析铜和浓硫酸反应过程中会生成黑色物质证明有副反应，浓度合适会避免黑色固体出现，浓度越大，温度越高黑色越难消失．

解答 解：（1）A装置中是铜和浓硫酸加热方式反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）生成的二氧化硫具有漂白性，二氧化硫的漂白作用是形成不稳定的无色物质，品红溶液由红色变成无色；
故答案为：溶液由红色变成无色；
（3）饱和氯水和二氧化硫反应，C试管口的棉花是防止二氧化硫、氯气挥发到空气中污染空气，试管C口部的棉团浸有NaOH，可与二氧化硫反应防止污染空气；
故答案为：吸收Cl₂和SO₂，防止污染空气；
（4）可通过抽动铜丝控制反应，证明A试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是利用铜离子在溶液中呈蓝色，向上拉铜丝，终止反应，冷却后，将A中溶液慢慢倒入盛有少量水的烧杯（试管）里，观察溶液颜色是否为蓝色证明是否生成铜离子；
故答案为：向上拉铜丝，终止反应，冷却后，将A中溶液慢慢倒入盛有少量水的烧杯（试管）里，观察溶液颜色是否为蓝色证明是否生成铜离子；
（5）依据图表数据分析可知，浓度不同时出现黑色物质的时间随浓度增大减小，浓度为18mol/L时生成的黑色物质不能消失；
a．分析过程可知．发生的反应过程中生成二氧化硫和硫酸铜的反应过程中有奇谈反应发生生成黑色物质，铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个，故a正确；
b．图表数据可知硫酸浓度选择适当，小于15mol/L，可避免最后产物中出现黑色物质，故b正确；
c．浓硫酸和铜的反应浓度小于15mol/L也可能出现黑色物质，出现的时间长，该反应发生的条件不一定是硫酸浓度≥15mol•L^-1，故c错误；
d．图表数据中，18mol/L的浓硫酸，出现褐色物质的时间短，黑色物质难以消失，所以硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失，故d正确；
故答案为：abd．

点评 本题考查了物质性质实验方案的设计，题目难度中等，涉及浓硫酸与铜反应、二氧化硫的漂白性、氧化性的实验验证、污染气体的实验处理、二氧化硫的还原性和酸性氧化物的性质应用等知识，注意掌握浓硫酸的性质、二氧化硫的性质及检验方法，（2）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．