Question

16．某實驗小組同學為了探究銅與濃硫酸的反應，進行了如下系列實驗．
【實驗1】銅與濃硫酸反應，實驗裝置如圖所示．
實驗步驟：
①先連接好裝置，檢驗氣密性，加入試劑；
②加熱A試管直到B中品紅褪色，熄滅酒精燈；
③將Cu絲上提離開液面．
（1）裝置 A 中發生反應的化學方程式為：2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，試管 C的作用是吸收多余的SO₂，防止污染空氣
（2）導管 D 的下端（虛線段）應位于液面下（填“液面上”或“液面下”），導管 D 的作用有：①實驗結束后排除裝置中的 SO₂，②防倒吸．
【實驗2】實驗中發現試管內除了產生白色固體外，在銅絲表面還有黑色固體甲生成，甲中可能含有 CuO、Cu₂O、CuS、Cu₂S．為探究甲的成分，進行了以下的實驗．
查閱資料可知：Cu₂O+2HCl═CuCl₂+Cu+H₂O，CuS、Cu₂S 和稀 HCl不反應．
2Cu₂O+O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$4CuO，2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$ 2CuO+2SO₂
Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2CuO+SO₂
為了研究甲的成分，該小組同學在收集到足夠量的固體甲后，進行了如下的實驗：

（3）固體乙在空氣中煅燒時，使用的實驗儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有泥三角、坩堝（坩堝鉗）．
（4）煅燒過程中，除上述反應外，還可能發生反應
（5）下列對于固體甲的成分的判斷中，正確的是（填字母選項）BCD．
A．固體甲中，CuS和Cu₂S不能同時存在
B．固體甲中，CuO和Cu₂O至少有一種
C．固體甲中若沒有Cu₂O，則一定有Cu₂S
D．固體甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

分析 （1）裝置A中發生反應的化學方程式為2H₂SO₄（濃）+Cu $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；C裝置是吸收二氧化硫防止污染空氣；
（2）防止生成氣體從導管D處溢出，導管 D 的下端應位于液面一下，試管A中氣體壓強減小，空氣從D導管進入試管A中；
（3）固體煅燒需要在坩堝內進行，據此選擇需要的儀器；
（4）煅燒過程中可能銅會和氧氣反應生成氧化銅；
（5）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種．
分析反應：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”，即實際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質．討論可能存在的情況可解答該題．

解答 解：（1）裝置A中發生反應的化學方程式為2H₂SO₄（濃）+Cu $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，C中氫氧化鈉吸收二氧化硫發生的反應，反應的離子方程式，SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，防止污染空氣，
故答案為：2H₂SO₄（濃）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；吸收多余的 SO₂，防止污染空氣；
（2）為防止生成的氣體溢出，導管 D 的下端（虛線段）應位于液面下，導管 D 的作用有：實驗結束后排除裝置中的 SO₂，試管A中氣體壓強減小，空氣從D導管進入試管A中，防止液體倒吸，
故答案為：液面下，防倒吸；
（3）固體乙在空氣中煅燒時，使用的實驗儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有泥三角、坩堝（坩堝鉗），
故答案為：泥三角、坩堝（坩堝鉗）；
（4）煅燒過程中，除上述反應外，還可能發生反應是銅單質和氧氣反應生成氧化銅，反應的化學方程式為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，
故答案為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；
（5）經分析固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍色溶液，說明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種，分析反應：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”，即實際減重了，說明必有CuS，還要有其他物質．討論：①若有Cu₂O，Cu₂S可有可無；②若無Cu₂O，必有Cu₂S．故③中在煅燒過程中一定發生的反應的化學方程式為2CuS+3O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，
經上分析，對于固體甲的成分的判斷中，正確的是BCD，不正確的是A，
故答案為：BCD；

點評 本題整合和拓展了教材中的典型實驗，側重基本實驗操作能力考查．一定要弄清楚課本中的基本實驗，要通過動手做實驗去了解儀器的結構、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驗裝置，題目難度中等．