Question

某学习小组对教材实验“在200mL烧杯中放人20g蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁），加入适量水，搅拌均匀，然后再加入15mL质量分数为98%浓硫酸，迅速搅拌”进行如下探究．
（1）观察现象：蔗糖先变黄，再逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状黑色物质，同时闻到刺激性气味．压缩“黑色面包”时，感觉较硬，放在水中呈漂浮状态．
同学们由上述现象推测出下列结论：
①浓硫酸具有强氧化性　②浓硫酸具有吸水性　③蔗糖炭化得到的碳连成整体，碳原子间形成了化学键 ④浓硫酸具有酸性 ⑤黑色物质具有强吸附性．其中依据不充分的是______（填序号）；
（2）为了验证蔗糖与浓硫酸反应生成的气态产物，同学们设计了如下装置：

试回答下列问题：
①上图A中应选用下列装置______（填编号）．

②B装置所装试剂是______；D装置中试剂的作用是______；E装置中发生的现象是______；
③A装置中使蔗糖变黑的化学反应方程式为______；④F装置中酸性高锰酸钾溶液颜色变浅的原因是______；
其反应的离子方程式是______．

Answer 1

解：（1）实验观察到的现象：蔗糖先变黄，再逐渐变黑，蔗糖的组成元素为碳、氢、氧，说明有碳单质生成，证明浓硫酸的脱水作用，体积膨胀说明有气体生成，形成疏松多孔的海绵状黑色物质，同时闻到刺激性气味，碳单质与浓硫酸反应生成二氧化碳和有刺激性气味的二氧化硫，表现了浓硫酸的强氧化性，压缩“黑色面包”时，感觉较硬，放在水中呈漂浮状态，证明生成的碳部分和浓硫酸反应，大多数碳连成整体，碳原子间形成了化学键，有较大的表面积具有吸附性．浓硫酸的吸水性是吸收水蒸气，酸性是表现氢离子的性质，上述过程中没有体现浓硫酸的吸水性和酸性；故答案为：②④；
（2）①验证蔗糖与浓硫酸反应生成的气态产物，虚线框A应是浓硫酸使蔗糖炭化的装置，不需加热，浓硫酸要用分液漏斗逐量加入，炭化时蔗糖的体积会膨胀，反应容器要大，密封故选Ⅱ装置；故答案为：Ⅱ；
②依据装置的流程判断B装置是验证含有二氧化硫气体的装置，反应产生的气体有：CO₂、SO₂、CO，所装试剂是品红溶液，C装置是为了准确验证二氧化碳气体的存在，用高锰酸钾溶液把二氧化硫除去的装置，D装置的品红溶液是为了验证二氧化硫气体是否除净的装置，反应生成的气体中有二氧化碳，通入足量氢氧化钡溶液会生成碳酸钡沉淀，所以现象是出现白色沉淀；故答案为：品红溶液或溴水溶液 检验SO₂是否被除尽 溶液变浑浊；
③装置中使蔗糖变黑，是利用浓硫酸的脱水性把蔗糖中的氢元素和氧元素按2：1脱去，
发生的反应为C₁₂H₂₂O₁₁12C+11H₂O；故答案为：C₁₂H₂₂O₁₁12C+11H₂O；
④产生的气体有：CO₂、SO₂、CO，CD装置把二氧化硫气体除去并验证是否除净的装置，E装置是用足量氢氧化钡溶液能全部吸收二氧化碳气体，最后剩余的气体只有可能是一氧化碳气体，CO气体能还原热的酸性高锰酸钾，发生的反应离子方程式结合书写原则写出并配平，5CO+6H⁺+2MnO₄-5CO₂↑+2Mn²⁺+3H₂O；
故答案为：CO气体能还原热的酸性高锰酸钾 5CO+6H⁺+2MnO₄-5CO₂↑+2Mn²⁺+3H₂O．
分析：（1）依据观察到的现象逐一分析，根据现象分析浓硫酸具有的性质；
（2）①根据题干中描述蔗糖加入水和浓硫酸的反应不需要加热，需要控制浓硫酸的加入速度分析判断；
②根据流程实验装置图，结合反应生成的气体性质、反应需要的条件、发生反应的特征，进行分析判断；
③依据蔗糖的组成元素为氢、碳、氧元素，浓硫酸具有脱水性进行书写化学方程式，从实验流程最后剩余的产物分析判断；
④依据蔗糖滴入浓硫酸后通过现象分析可能生成的气体成分进行分析，依据氧化还原反应的实质书写；
点评：本题考查了浓硫酸的性质实验验证，主要是通过浓硫酸的强氧化性、脱水性的实验现象和产物，进行实验装置分析和设计，关键是蔗糖脱水的炭化现象中所发生的副反应生成的产物的判断．