Question

11．某課外活動小組為探究金屬與濃硫酸反應，進行了如下實驗．
Ⅰ．探究濃硫酸與銅反應時硫元素與氫元素的氧化性強弱：
實驗裝置如圖1所示．（固定裝置已略去）

（1）A中反應的化學方程式為2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O．
（2）F燒杯中的溶液通常是NaOH溶液（或酸性KMnO₄溶液等）．
（3）實驗過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的現(xiàn)象是D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色．
（4）實驗結(jié)束后，證明A裝置試管中反應所得產(chǎn)物是否含有銅離子的操作方法是將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍．
Ⅱ．研究過量的鋅與濃硫酸反應產(chǎn)生的氣體：
（1）過量的鋅與濃硫酸反應制取的二氧化硫氣體中可能含有的雜質(zhì)是氫氣和水蒸氣；
（2）某同學用下列裝置（如圖2）連接成一整套實驗裝置以驗證（2）的判斷是否正確，若按氣體從左到右流向時，氣體流經(jīng)的各裝置導管的編號依次是cd（或dc）ab（或ba）e（用a、b…填寫）．
（3）根據(jù)（3）確定的實驗過程，請將實驗時有關(guān)裝置中所盛藥品、實驗現(xiàn)象、結(jié)論或解釋填入下列橫線上：

裝置	所盛藥品	實驗現(xiàn)象	結(jié)論或解釋
B	①	②	③
C	CuO固體	④	⑤

①無水硫酸銅②固體由白色變成藍色③SO₂中含有水蒸氣④C裝置中固體由黑色變成紅色，D裝置內(nèi)固體由白色變成藍色⑤SO₂中含有氫氣．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）銅與濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（2）二氧化硫有毒，多余的二氧化硫氣體需要用氫氧化鈉溶液或酸性高錳酸鉀溶液吸收；
（3）根據(jù)C中氧化銅是否被還原及E中品紅溶液是否褪色判斷；
（4）反應后的混合液中含有濃硫酸，不能向冷卻后的溶液中加水，否則會導致液體濺出，應該類比稀釋濃硫酸的方法進行操作；
Ⅱ．（1）隨著反應的進行濃硫酸被消耗會變成稀硫酸，鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，所以SO₂中的雜質(zhì)可能為H₂和H₂O（g）；
（2）檢驗H₂的方法常用灼熱的CuO反應生成水，檢驗水的存在，這里有水蒸氣的存在，注意操作的順序，先檢驗水的存在，將水除盡，再檢驗H₂和CuO反應生成的水；
（3）實驗先檢驗是否含有水，利用無水硫酸銅吸水變藍色檢驗；將水除盡，再檢驗H₂和CuO反應生成的水．

解答 解：Ⅰ．（1）碳和濃硫酸在加熱條件下生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O，
故答案為：2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SO₂↑+SO₄^2-+Cu²⁺+2H₂O；
（2）二氧化硫氣體是一種有毒氣體，剩余的二氧化硫氣體不能直接排放，應該用NaOH溶液或酸性KMnO₄溶液等吸收，
故答案為：NaOH溶液（或酸性KMnO₄溶液等）；
（3）由于D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色，說明反應生成了二氧化硫，證明反應中S元素被還原，在反應中作氧化劑，而氫離子沒有被還原，所以濃硫酸的中S的氧化性大于氫離子，
故答案為：D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色；
（4）含有銅離子的溶液顯示藍色，需要將反應后的溶液用水稀釋，由于反應后的溶液中含有濃硫酸，所以應該將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍，
故答案為：將A裝置中試管內(nèi)冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍；
Ⅱ．（1）隨著反應的進行濃硫酸被消耗會變成稀硫酸，鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，所以SO₂中的雜質(zhì)可能為H₂和H₂O（g），
故答案為：氫氣和水蒸氣；
（3）先檢驗水的存在，將水除盡，再檢驗H₂和CuO反應生成的水，B裝置檢驗水，A裝置除去氣體中的水蒸氣，C、D用于檢驗氣體中是否含有H₂，所以氣流方向為：c d（或d c）a b（或b a）e，
故答案為：c d（或d c）a b（或b a）e；
（4）B裝置檢驗水，裝置內(nèi)盛放無水硫酸銅，若固體由白色變成藍色，說明SO₂中含有水蒸氣；
若含有H₂，在裝置C中發(fā)生反應H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，固體由黑色變成紅色，D裝置內(nèi)固體由白色變成藍色，說明SO₂中含有氫氣，
故答案為：

裝置	所盛藥品	實驗現(xiàn)象	結(jié)論或解釋
B	無水硫酸銅	固體由白色變成藍色	SO2中含有水蒸氣
C		C裝置中固體由黑色變成紅色，D裝置內(nèi)固體由白色變成藍色	SO2中含有氫氣

．

點評 本題考查了濃硫酸的性質(zhì)、常見氣體檢驗的方法和操作順序、對實驗原理的理解等，題目難度中等，注意掌握濃硫酸的性質(zhì)及常見氣體的檢驗方法，Ⅱ（3）中要檢驗SO₂中是否含有H₂和H₂O（g），需要注意檢驗的順序，應該先檢驗水，然后除去二氧化硫后再檢驗氫氣．