Question

4．某化学兴趣小组为探索铜跟浓硫酸的反应，用如图所示装置进行有关实验．请回答：

实验中甲同学取a 克 Cu 片和12ml 18mol/L浓H₂SO₄放人圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H₂SO₄和Cu剩余．
（1）请写出Cu与浓H₂SO₄反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．
装置E中试管D内盛品红溶液，当C中气体集满后，D中有可能观察到的现象是品红溶液褪色．
实验装置D有可能造成环境污染，试用最简单方法加以解决（实验用品自选）用浸有NaOH溶液的棉团塞在试管口．
（2）装置B的作用是贮存多余的气体．当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生进入B，B中应放置的液体（填字母）：D
A．饱和Na₂SO₃溶液   B．酸性 KMnO₄溶液    C．浓溴水        D．饱和NaHSO₃溶液
（3）问题：反应后溶液中有大量硫酸剩余．足量下列药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是AD．
A．Fe粉    B．BaCl₂溶液   C．Ag  D．饱和NaHSO₃溶液
（4）实验中甲学生向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是氧气（填名称），反应方程式是2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据铜是金属，具有还原性，浓硫酸具有强氧化性；当C中气体集满，D中逸出二氧化硫；二氧化硫能够与氢氧化钠溶液反应，可以用浸有NaOH溶液的棉团塞在试管口吸收二氧化硫；
（2）B中液体不与二氧化硫反应，也不溶解二氧化硫，据此进行分析；
（3）证明硫酸剩余，需要证明反应后的溶液中存在大量氢离子；
（4）稀硫酸和铜不发生反应，通入氧气后能够反应生成硫酸铜，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）铜跟浓硫酸反应，铜具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，反应必须加热才能发生，书写化学方程式时注意“浓”字，反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；装置E中试管D内盛品红溶液，当C中气体集满，D中有二氧化硫，二氧化硫能和有色物质品红溶液生成无色物质；二氧化硫有毒，不能直接排放，氢氧化钠溶液能够与二氧化硫反应，可用浸有NaOH溶液的棉团塞在试管口吸收二氧化硫，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；品红溶液褪色；用浸有NaOH溶液的棉团塞在试管口；
（2）装置B的作用是贮存多余的气体，所以B中应放置的液体不能与二氧化硫反应，也不能溶解二氧化硫，而A．饱和Na₂SO₃溶液、B．酸性KMnO₄溶液、C．浓溴水都能够与二氧化硫反应，只有D．饱和NaHSO₃溶液符合要求，
故答案为：D；
（3）直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H₂SO₄和Cu剩余，证明反应后有硫酸剩余，需要证明反应后的溶液中存在大量氢离子，根据金属活动顺序表可知铁能和氢离子反应，银不与氢离子反应；稀硫酸与BaC1₂溶液反应生成硫酸钡，但是不能证明是否含有氢离子；与饱和NaHSO₃溶液反应生成二氧化硫，证明溶液中含有氢离子，所以AD正确，
故答案为：AD；
（4）实验中甲学生向A中反应后溶液中通入一种常见气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，该气体单质具有强氧化性，又是常见的，可以为氧气；铜和氧气、稀硫酸发生氧化还原反应，得到硫酸铜和水，反应的化学方程式为：2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O，
故答案为：氧气；2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O．

点评 本题考查了浓硫酸的性质，题目难度中等，试题涉及铜与浓硫酸的反应原理、二氧化硫的性质及检验方法、化学方程式的书写等知识，注意掌握浓硫酸具有的性质，明确化学实验基本操作方法．