Question

某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)為了探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，進(jìn)行了如圖系列實(shí)驗(yàn)．

【實(shí)驗(yàn)1】銅與濃硫酸反應(yīng)，某化學(xué)興趣小組同學(xué)分別設(shè)計如下所示的三套實(shí)驗(yàn)裝置：
（1）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）該小組同學(xué)對這三套裝置進(jìn)行了評價，認(rèn)為甲和乙裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)，甲裝置的優(yōu)點(diǎn)是

 

，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（3）丙裝置綜合了甲和乙的優(yōu)點(diǎn)，是一套比較合理的裝置，試管C中是NaOH溶液，A中玻璃管可起到防止B中品紅溶液倒吸的作用，其原理是

 

．為使裝置中殘留氣體完全被C溶液吸收，可采取的操作是

 

．
【實(shí)驗(yàn)2】實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色固體外，在銅絲表面還產(chǎn)生黑色固體甲，其中可能含有氧化銅、硫化銅、硫化亞銅，以及被掩蔽的氧化亞銅．
查閱資料：
①氧化亞銅在酸性環(huán)境下會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺和銅單質(zhì)，在氧氣流中煅燒，可以轉(zhuǎn)化為氧化銅．
②硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸，在氧氣流中煅燒，硫化銅和硫化亞銅都轉(zhuǎn)化為氧化銅和二氧化硫．為了研究甲的成分，該小組同學(xué)在收集到足夠量的固體甲后，進(jìn)行了如圖的實(shí)驗(yàn)：

（4）試管內(nèi)的白色固體是

 

（5）③中在煅燒過程中一定發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（6）最終小組同學(xué)對固體甲的成分的判斷認(rèn)為：CuO和Cu₂O至少有一種；固體甲中若沒有Cu₂O，則Cu₂S一定

 

（有/沒有）．

Answer 1

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

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

分析：（1）裝置A中Cu和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)條件為加熱；
（2）甲裝置的優(yōu)點(diǎn)尾氣二氧化硫能被蘸有氫氧化鈉溶液的棉花吸收，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是銅絲抽出反應(yīng)停止，節(jié)省藥品或控制反應(yīng)的進(jìn)行；
（3）倒吸是裝置內(nèi)壓強(qiáng)低于外界大氣壓所致，玻璃管可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，A中氣壓不會急劇減小或減少太多；從玻璃管通入空氣把裝置內(nèi)的二氧化硫排到C中被吸收；
（4）銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，加熱的情況下，由于A容器中出現(xiàn)大量白色煙霧，導(dǎo)致溶劑減少，且濃硫酸具有吸水性，所以會析出白色固體硫酸銅；
（5）根據(jù)反應(yīng)：Cu+O₂=CuO；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂；從質(zhì)量變化的角度分析；
（6）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應(yīng)：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，
因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實(shí)際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質(zhì)．討論可能存在的情況可解答該題．

解答： 解：（1）裝置A中Cu和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)條件為加熱，化學(xué)方程式為2H₂SO₄（濃）+Cu

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：2H₂SO₄（濃）+Cu

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）甲裝置的優(yōu)點(diǎn)尾氣二氧化硫能被蘸有氫氧化鈉溶液的棉花吸收，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是銅絲抽出反應(yīng)停止，節(jié)省藥品或控制反應(yīng)的進(jìn)行，
故答案為：有尾氣處理裝置；銅絲抽出反應(yīng)停止，節(jié)省藥品或控制反應(yīng)的進(jìn)行；
（3）倒吸是裝置內(nèi)壓強(qiáng)低于外界大氣壓所致，玻璃管可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，A中氣壓不會急劇減小或減少太多，可從玻璃管通入空氣把裝置內(nèi)的二氧化硫排到C中被吸收，
故答案為：玻璃管可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，A中氣壓不會急劇減小或減少太多； 從玻璃管中通入大量空氣；
（4）銅和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，加熱的情況下，由于A容器中出現(xiàn)大量白色煙霧，導(dǎo)致溶劑減少，且濃硫酸具有吸水性，所以會析出白色固體硫酸銅，
故答案為：無水CuSO₄；
（5）根據(jù)反應(yīng)判斷：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，則一定存在2CuS+3O₂

△   .

2CuO+2SO₂，
故答案為：2CuS+3O₂

△   .

2CuO+2SO₂；
（6）經(jīng)分析固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應(yīng)：Cu+O₂=CuO 增重；Cu₂S+2O₂=2CuO+2SO₂不變；2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂ 減重，
因題給“固體乙稱取2.00g，氧氣流中煅燒、冷卻稱量至恒重，得固體丙1.84g”，即實(shí)際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質(zhì)．
討論：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可無；②若無Cu₂O，必有Cu₂S．
故答案為：有．

點(diǎn)評：本題整合和拓展了教材中的典型實(shí)驗(yàn)，測重基本實(shí)驗(yàn)操作能力考查．一定要弄清楚課本中的基本實(shí)驗(yàn)，要通過動手做實(shí)驗(yàn)去了解儀器的結(jié)構(gòu)、適用范圍和工作原理，掌握常見氣體的制備、除雜、收集、尾氣處理等基本操作，熟悉教材中的典型實(shí)驗(yàn)裝置．