Question

（16分）几位同学设计实验观察铜与浓硫酸的反应，检验生成的气体的性质。甲设计了如图所示的装置，在大试管里加入2mL浓硫酸，用带导管和一个小孔的胶管塞紧，从孔中插入一根铜丝，加热，把产生的气体依次通入品红溶液和石蕊溶液中。
请回答下列问题：

（1）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：                                     。
（2）试管b中的现象是                                                   ，
通过试管a、b的现象得出的结论是                                          。
（3）乙同学认为甲同学的设计不能全面体现SO₂的性质，他打算增加试管进行其它实验。以下为增加的试管中盛放的试剂：A. 澄清石灰水  B. KMnO₄（aq） C. 氢硫酸
请你帮助乙同学作出选择，在横线上先写出字母，再用文字简单说明实验的目的。
                                                                          
                                                                          
（4）丙同学评价甲同学的实验装置既有优点也有不足，优点是                      
                           ，不足之处改进的具体措施是                     。
（5）若把上述装置中大试管的浓硫酸换成稀硝酸，试管a和b作如下改变（其中a装满水，b空置），则在大试管中发生的反应的离子方程式为                             ，
试管a的作用是                                          。

Answer 1

（1）Cu + 2H₂SO₄（浓）CuSO₄ + SO₂↑+ 2H₂O （2分）
（2）紫色溶液变红色（1分），SO₂是一种酸性气体，具有漂白性（能漂白品红）（2分）
（3）B，验证SO₂的还原性；C，验证SO₂的氧化性。(各1分)
（4）使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生（2分）；    把尾气通入NaOH溶液中（1分）。
（5）3Cu²⁺ + 8H⁺ + 2NO₃^－ = 3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O （2分）；
除去NO₂，排水法收集纯净的NO（2分）。

（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热的条件下能氧化铜生成硫酸铜。
（2）浓硫酸的还原产物是SO₂，SO₂溶于水显酸性，所以紫色溶液变红色。SO₂能使品红溶液褪色，具有漂白性。
（3）SO₂中S的化合价是＋4价，处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。因此可以通过酸性高锰酸钾溶液来验证其还原性。通过硫化氢来验证其氧化性。
（4）根据装置的特点可判断，通过使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生。但由于SO₂属于大气污染为，反应结束后需要进行尾气处理，可将尾气通入氢氧化钠溶液中。
（5）硝酸具有强氧化性，也能把铜氧化生成硝酸铜，而硝酸被还原生成NO₂或NO气体。NO不溶于水，NO₂溶于水生成NO，所以可利用排水法收集纯净的NO。