Question

4．某化學興趣小組為探索銅跟濃硫酸的反應，用如圖所示裝置進行有關實驗．請回答：

實驗中甲同學取a 克 Cu 片和12ml 18mol/L濃H₂SO₄放人圓底燒瓶中加熱，直到反應完畢，最后發現燒瓶中還有一定量的H₂SO₄和Cu剩余．
（1）請寫出Cu與濃H₂SO₄反應的化學方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑．
裝置E中試管D內盛品紅溶液，當C中氣體集滿后，D中有可能觀察到的現象是品紅溶液褪色．
實驗裝置D有可能造成環境污染，試用最簡單方法加以解決（實驗用品自選）用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口．
（2）裝置B的作用是貯存多余的氣體．當D處有明顯現象后，關閉旋塞K，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氣體產生進入B，B中應放置的液體（填字母）：D
A．飽和Na₂SO₃溶液   B．酸性 KMnO₄溶液    C．濃溴水        D．飽和NaHSO₃溶液
（3）問題：反應后溶液中有大量硫酸剩余．足量下列藥品能夠用來證明反應結束后的燒瓶中的確有余酸的是AD．
A．Fe粉    B．BaCl₂溶液   C．Ag  D．飽和NaHSO₃溶液
（4）實驗中甲學生向A中反應后溶液中通入一種常見氣體單質，使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液，請問該氣體單質是氧氣（填名稱），反應方程式是2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據銅是金屬，具有還原性，濃硫酸具有強氧化性；當C中氣體集滿，D中逸出二氧化硫；二氧化硫能夠與氫氧化鈉溶液反應，可以用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口吸收二氧化硫；
（2）B中液體不與二氧化硫反應，也不溶解二氧化硫，據此進行分析；
（3）證明硫酸剩余，需要證明反應后的溶液中存在大量氫離子；
（4）稀硫酸和銅不發生反應，通入氧氣后能夠反應生成硫酸銅，據此寫出反應的化學方程式．

解答 解：（1）銅跟濃硫酸反應，銅具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，反應必須加熱才能發生，書寫化學方程式時注意“濃”字，反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；裝置E中試管D內盛品紅溶液，當C中氣體集滿，D中有二氧化硫，二氧化硫能和有色物質品紅溶液生成無色物質；二氧化硫有毒，不能直接排放，氫氧化鈉溶液能夠與二氧化硫反應，可用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口吸收二氧化硫，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+2H₂O+SO₂↑；品紅溶液褪色；用浸有NaOH溶液的棉團塞在試管口；
（2）裝置B的作用是貯存多余的氣體，所以B中應放置的液體不能與二氧化硫反應，也不能溶解二氧化硫，而A．飽和Na₂SO₃溶液、B．酸性KMnO₄溶液、C．濃溴水都能夠與二氧化硫反應，只有D．飽和NaHSO₃溶液符合要求，
故答案為：D；
（3）直到反應完畢，最后發現燒瓶中還有一定量的H₂SO₄和Cu剩余，證明反應后有硫酸剩余，需要證明反應后的溶液中存在大量氫離子，根據金屬活動順序表可知鐵能和氫離子反應，銀不與氫離子反應；稀硫酸與BaC1₂溶液反應生成硫酸鋇，但是不能證明是否含有氫離子；與飽和NaHSO₃溶液反應生成二氧化硫，證明溶液中含有氫離子，所以AD正確，
故答案為：AD；
（4）實驗中甲學生向A中反應后溶液中通入一種常見氣體單質，使銅片全部溶解且僅生成硫酸銅溶液，該氣體單質具有強氧化性，又是常見的，可以為氧氣；銅和氧氣、稀硫酸發生氧化還原反應，得到硫酸銅和水，反應的化學方程式為：2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O，
故答案為：氧氣；2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O．

點評 本題考查了濃硫酸的性質，題目難度中等，試題涉及銅與濃硫酸的反應原理、二氧化硫的性質及檢驗方法、化學方程式的書寫等知識，注意掌握濃硫酸具有的性質，明確化學實驗基本操作方法．