Question

某研究學(xué)習(xí)小組利用如圖1裝置進(jìn)行銅與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物及有關(guān)產(chǎn)物性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)．

（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象如下：
①檢查裝置氣密性，向A中加入5mL濃硫酸．打開K，將銅絲伸入濃硫酸中，給A處加熱，觀察到B中品紅溶液褪色，再關(guān)閉K．
②實(shí)驗(yàn)觀察到A中液面下銅絲變黑，產(chǎn)生氣泡，液面上方產(chǎn)生大量白霧，一段時(shí)間后溶液中有白色固體出現(xiàn)，拉出銅絲，停止加熱．
回答下列問題：
（1）溶液中白色固體是

 

（填化學(xué)式），C中CCl₄的作用是

 

．
（2）取出銅絲，用蒸餾水洗凈后伸入到稀硫酸中，銅絲變亮、溶液變藍(lán)．寫出A中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

、

 

．
（3）分離出C中的上層液體的操作名稱為：

 

．
（Ⅱ）依據(jù)SO₂具有還原性，推測SO₂能被Cl₂氧化生成SO₂Cl₂．查閱資料：SO₂Cl₂常溫下為無色液體，極易水解，遇潮濕空氣會(huì)產(chǎn)生白霧．用如圖2所示裝置收集滿Cl₂，再通入SO₂，集氣瓶中立即產(chǎn)生無色液體，充分反應(yīng)后，將液體和剩余氣體分離，進(jìn)行如下研究．
（1）研究反應(yīng)的產(chǎn)物，向所得液體中加水，出現(xiàn)白霧，振蕩、靜置得到無色溶液，經(jīng)檢驗(yàn)該溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，證明無色液體是SO₂Cl₂．
①寫出SO₂Cl₂與H₂O反應(yīng)的化學(xué)方式

 

．
②檢驗(yàn)該溶液中Cl^-的方法是

 

．
（2）繼續(xù)研究反應(yīng)進(jìn)行的程度，用NaOH溶液吸收分離出的氣體，用稀鹽酸酸化后，再滴加BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀．
①該白色沉淀的成分是

 

．
②寫出SO₂與Cl₂反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，并闡述理由

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),濃硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（I）（1）無水CuSO₄是白色固體；有緩沖作用的裝置能防止倒吸；
（2）取出銅絲，用蒸餾水洗凈后伸入到稀硫酸中，銅絲變亮、溶液變藍(lán)，說明黑色物質(zhì)和稀硫酸反應(yīng)且得到CuSO₄溶液，則黑色物質(zhì)是CuO，在加熱條件下，Cu能和硫酸反應(yīng)生成CuSO₄還能生成CuO，同時(shí)生成SO₂；
（3）分離互不相溶的液體采用分液方法分離；
（II）（1）①經(jīng)檢驗(yàn)該溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，證明無色液體是SO₂Cl₂，說明SO₂Cl₂和水反應(yīng)生成硫酸和鹽酸；
②先除去硫酸根離子的干擾，再用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子，如果產(chǎn)生白色沉淀就證明含有氯離子，否則不含氯離子；
（2）①鹽酸酸化的溶液中不含亞硫酸根離子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反應(yīng)的離子只有SO₄^2-；
②白色沉淀是BaSO₄，說明反應(yīng)后的混合氣體中含有SO₂、Cl₂，同時(shí)容器中還有SO₂Cl₂，則該反應(yīng)是可逆反應(yīng)．

解答： 解：（I）（1）無水CuSO₄是白色固體，濃硫酸具有吸水性，吸收混合物中水分導(dǎo)致有無水硫酸銅析出，所以看到有白色固體析出；SO₂屬于酸性氧化物，不溶于四氯化碳但能溶于NaOH溶液，所以四氯化碳有緩沖作用，能防止倒吸，故答案為：CuSO₄；防倒吸；
（2）取出銅絲，用蒸餾水洗凈后伸入到稀硫酸中，銅絲變亮、溶液變藍(lán)，說明黑色物質(zhì)和稀硫酸反應(yīng)且得到CuSO₄溶液，則黑色物質(zhì)是CuO，在加熱條件下，Cu能和硫酸反應(yīng)生成CuSO₄還能生成CuO，同時(shí)生成SO₂，所以涉及的反應(yīng)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O Cu+H₂SO₄（濃）

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；Cu+H₂SO₄（濃）

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O；
（3）分離互不相溶的液體采用分液方法分離，NaOH溶液和四氯化碳不互溶，所以可以采用分液的方法分離，故答案為：分液；
（II）（1）①經(jīng)檢驗(yàn)該溶液中的陰離子（除OH^-外）只有SO₄²、Cl^-，證明無色液體是SO₂Cl₂，說明SO₂Cl₂和水反應(yīng)生成硫酸和鹽酸，反應(yīng)方程式為SO₂Cl₂+2HCl=2HCl+H₂SO₄，故答案為：SO₂Cl₂+2HCl=2HCl+H₂SO₄；
②先除去硫酸根離子的干擾，再用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子，如果產(chǎn)生白色沉淀就證明含有氯離子，否則不含氯離子，其檢驗(yàn)方法是：取少量該溶液于試管中，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加硝酸酸化再加入硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，就說明溶液中含有Cl^-，
故答案為：取少量該溶液于試管中，加入過量Ba（NO₃）₂溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加硝酸酸化再加入硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，就說明溶液中含有Cl^-；
（2）①鹽酸酸化的溶液中不含亞硫酸根離子等，和BaCl₂溶液中Ba²⁺反應(yīng)的離子只有SO₄^2-，所以生成的白色沉淀是BaSO₄，故答案為：BaSO₄；
②白色沉淀是BaSO₄，說明反應(yīng)后的混合氣體中含有SO₂、Cl₂，同時(shí)容器中還有SO₂Cl₂，同一容器中含有反應(yīng)物和生成物，所以該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)方程式為SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂，
故答案為：SO₂+Cl₂?SO₂Cl₂；白色沉淀是BaSO₄，說明反應(yīng)后的混合氣體中含有SO₂、Cl₂，同時(shí)容器中還有SO₂Cl₂，則該反應(yīng)是可逆反應(yīng)．

點(diǎn)評：本題以銅和濃硫酸反應(yīng)為載體考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)操作、性質(zhì)的分析，涉及物質(zhì)的性質(zhì)、可逆反應(yīng)、離子檢驗(yàn)等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，題目難度中等．