Question

4．某研究性學習小組為研究Cu與濃硫酸的反應，設計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）：

實驗選用細銅片、98.3%硫酸、品紅溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等藥品．銅片一端沒入濃硫酸中．根據上述材料回答下列問題：
（1）D、E兩容器中CCl₄的作用是防止倒吸．
（2）加熱過程中，隨著反應的進行，A容器中有白色沉淀生成，你認為該沉淀物是CuSO₄，分析可能的原因濃硫酸中含水少，生成的硫酸銅較多，濃硫酸的吸水作用，硫酸銅無法帶結晶水析出，只能生成無水硫酸銅．
（3）對A容器中的濃硫酸和銅片進行加熱，很快發現C容器中品紅溶液褪色，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀．你的猜想是SO₂溶解度較大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液．設計實驗驗證你的猜想取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（或者加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法）．
（4）實驗結束后，為了減少環境污染，排除各裝置中的SO₂，可采取的操作是打開A容器上的彈簧夾，通入空氣，將裝置中的SO₂趕到E中，最后再向B中加入NaOH溶液，蓋上塞子，振蕩即可．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和強堿的反應十分劇烈，要注意防止倒吸現象的發生；
（2）銅和濃硫酸反應生成硫酸銅，加熱的情況下，由于A容器中出現大量白色煙霧，導致溶劑減少，且濃硫酸具有吸水性，所以會析出白色固體硫酸銅；
（3）對A試管中的濃H₂SO₄和銅絲進行加熱，很快發現C試管中品紅溶液褪色，說明產生SO₂氣體的速率快，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀，這是由于SO₂溶解度較大，立即生成了Ca（HSO₃）₂溶液的緣故．因此驗證猜想的方法是取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（或者加熱、加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法）；
（4）二氧化硫為酸性氣體，可用濃氫氧化鈉溶液吸收，減小對環境的污染．

解答 解：（1）二氧化硫和強堿的反應十分劇烈，可以采用四氯化碳的作用來達到防止倒吸現象的發生的目的，
故答案為：防止倒吸；
（2）銅和濃硫酸反應生成硫酸銅，加熱的情況下，由于A容器中出現大量白色煙霧，導致溶劑減少，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：CuSO₄；濃硫酸中含水少，生成的硫酸銅較多，濃硫酸的吸水作用，硫酸銅無法帶結晶水析出，只能生成無水硫酸銅；
（3）對A試管中的濃H₂SO₄和銅絲進行加熱，很快發現C試管中品紅溶液褪色，說明產生SO₂氣體的速率快，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀，這是由于SO₂溶解度較大，立即生成了Ca（HSO₃）₂溶液的緣故．因此驗證猜想的方法是取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（或者加熱、加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法），
故答案為：SO₂溶解度較大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液；取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（或者加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法）；
（4）打開三頸燒瓶的彈簧夾，充入空氣把二氧化硫趕到盛有濃氫氧化鈉溶液的燒杯中吸收，減小對環境的污染，
故答案為：打開A容器上的彈簧夾，通入空氣，將裝置中的SO₂趕到E中，最后再向B中加入NaOH溶液，蓋上塞子，振蕩即可．

點評 本題考查了性質方案的設計，題目難度中等，注意掌握濃硫酸的化學性質及性質實驗方案設計的方法，明確題中資料信息是解題關鍵，試題培養了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．