Question

11．某课外活动小组为探究金属与浓硫酸反应，进行了如下实验．
Ⅰ．探究浓硫酸与铜反应时硫元素与氢元素的氧化性强弱：
实验装置如图1所示．（固定装置已略去）

（1）A中反应的化学方程式为2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O．
（2）F烧杯中的溶液通常是NaOH溶液（或酸性KMnO₄溶液等）．
（3）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是D装置中黑色固体颜色无变化，E中溶液褪色．
（4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁（或玻璃棒）缓缓倒入盛有水的烧杯中，并不断搅拌，看溶液是否变蓝．
Ⅱ．研究过量的锌与浓硫酸反应产生的气体：
（1）过量的锌与浓硫酸反应制取的二氧化硫气体中可能含有的杂质是氢气和水蒸气；
（2）某同学用下列装置（如图2）连接成一整套实验装置以验证（2）的判断是否正确，若按气体从左到右流向时，气体流经的各装置导管的编号依次是cd（或dc）ab（或ba）e（用a、b…填写）．
（3）根据（3）确定的实验过程，请将实验时有关装置中所盛药品、实验现象、结论或解释填入下列横线上：

装置	所盛药品	实验现象	结论或解释
B	①	②	③
C	CuO固体	④	⑤

①无水硫酸铜②固体由白色变成蓝色③SO₂中含有水蒸气④C装置中固体由黑色变成红色，D装置内固体由白色变成蓝色⑤SO₂中含有氢气．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）铜与浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫气体和水，据此写出反应的化学方程式；
（2）二氧化硫有毒，多余的二氧化硫气体需要用氢氧化钠溶液或酸性高锰酸钾溶液吸收；
（3）根据C中氧化铜是否被还原及E中品红溶液是否褪色判断；
（4）反应后的混合液中含有浓硫酸，不能向冷却后的溶液中加水，否则会导致液体溅出，应该类比稀释浓硫酸的方法进行操作；
Ⅱ．（1）随着反应的进行浓硫酸被消耗会变成稀硫酸，锌与稀硫酸反应产生氢气，所以SO₂中的杂质可能为H₂和H₂O（g）；
（2）检验H₂的方法常用灼热的CuO反应生成水，检验水的存在，这里有水蒸气的存在，注意操作的顺序，先检验水的存在，将水除尽，再检验H₂和CuO反应生成的水；
（3）实验先检验是否含有水，利用无水硫酸铜吸水变蓝色检验；将水除尽，再检验H₂和CuO反应生成的水．

解答 解：Ⅰ．（1）碳和浓硫酸在加热条件下生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O，
故答案为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O；
（2）二氧化硫气体是一种有毒气体，剩余的二氧化硫气体不能直接排放，应该用NaOH溶液或酸性KMnO₄溶液等吸收，
故答案为：NaOH溶液（或酸性KMnO₄溶液等）；
（3）由于D装置中黑色固体颜色无变化，E中溶液褪色，说明反应生成了二氧化硫，证明反应中S元素被还原，在反应中作氧化剂，而氢离子没有被还原，所以浓硫酸的中S的氧化性大于氢离子，
故答案为：D装置中黑色固体颜色无变化，E中溶液褪色；
（4）含有铜离子的溶液显示蓝色，需要将反应后的溶液用水稀释，由于反应后的溶液中含有浓硫酸，所以应该将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁（或玻璃棒）缓缓倒入盛有水的烧杯中，并不断搅拌，看溶液是否变蓝，
故答案为：将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁（或玻璃棒）缓缓倒入盛有水的烧杯中，并不断搅拌，看溶液是否变蓝；
Ⅱ．（1）随着反应的进行浓硫酸被消耗会变成稀硫酸，锌与稀硫酸反应产生氢气，所以SO₂中的杂质可能为H₂和H₂O（g），
故答案为：氢气和水蒸气；
（3）先检验水的存在，将水除尽，再检验H₂和CuO反应生成的水，B装置检验水，A装置除去气体中的水蒸气，C、D用于检验气体中是否含有H₂，所以气流方向为：c d（或d c）a b（或b a）e，
故答案为：c d（或d c）a b（或b a）e；
（4）B装置检验水，装置内盛放无水硫酸铜，若固体由白色变成蓝色，说明SO₂中含有水蒸气；
若含有H₂，在装置C中发生反应H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，固体由黑色变成红色，D装置内固体由白色变成蓝色，说明SO₂中含有氢气，
故答案为：

装置	所盛药品	实验现象	结论或解释
B	无水硫酸铜	固体由白色变成蓝色	SO2中含有水蒸气
C		C装置中固体由黑色变成红色，D装置内固体由白色变成蓝色	SO2中含有氢气

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点评 本题考查了浓硫酸的性质、常见气体检验的方法和操作顺序、对实验原理的理解等，题目难度中等，注意掌握浓硫酸的性质及常见气体的检验方法，Ⅱ（3）中要检验SO₂中是否含有H₂和H₂O（g），需要注意检验的顺序，应该先检验水，然后除去二氧化硫后再检验氢气．