Question

某研究性学习小组为研究Cu与浓H₂SO₄的反应，设计如图所示实验装置（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）：

实验选用细铜丝、98.3%H₂SO₄、品红溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端没入浓硫酸中，另一端露在液面上方．
回答下列问题：
（1）A试管上方的长导管作用是

 

．D、E两支试管中CCl₄的作用是

 

．
（2）加热过程中观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失，写出淡黄色固体消失的化学方程式：

 

．
（3）实验过程中，很快发现C试管中品红溶液褪色而未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀可能是生成

 

物质，设计实验加以证明

 

．
（4）若将品红溶液换成酸性KMnO₄溶液，则离子方程式为

 

．
（5）某学生观察A装置试管底部有黑色颗粒物质，可能是

 

（写化学式）．
（6）经分析该黑色固体中只含两种元素且质量比为4：1，将其投入到一定浓度的硝酸溶液反应后，生成两种酸的对应盐，及NO₂、NO、H₂O，当n（NO₂）：n（NO）=1：1时，实际参加反应的物质与硝酸的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：探究化学反应机理

专题：

分析：（1）长导管除了导气作用之外，还可以让气体冷凝，回流；二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，要注意防止倒吸现象的发生；
（2）硫在加热时能和浓硫酸反应生成二氧化硫和水，据此写出反应的化学方程式；
（3）根据二氧化硫易溶于水，二氧化硫过量，反应生成了亚硫酸氢钙进行解答；利用酸式盐和强碱中的氢氧根反应能得到正盐设计方案；
（4）二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成硫酸和锰离子，据此写出反应的离子方程式；
（5）含有铜元素的常见黑色物质有CuO、CuS、Cu₂S，结合实际来回答；
（6）该黑色固体中只含两种元素且质量比为4：1，CuO、CuS、Cu₂S中满足条件的为CuO、Cu₂S，再根据与硝酸反应生成两种酸的对应盐，则只能为Cu₂S，反应后生成硝酸铜、硫酸铜、NO₂、NO、H₂O，生成硫化亚铜、硝酸的物质的量，然后根据质量守恒定律、化合价升降相等计算出二者的物质的量之比．

解答： 解：（1）根据实验装置，长导管的作用一定是能导气，但气体在导管中时间一长就会冷凝，回流；二氧化硫和强碱的反应十分剧烈，可以采用四氯化碳的作用来达到防止倒吸现象的发生的目的，
故答案为：导气、冷凝、回流；防止倒吸；
（2）浓硫酸具有强氧化性，硫在加热时能和浓硫酸反应，反应的化学方程式为：S+2H₂SO₄（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O，
故答案为：S+2H₂SO₄（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O；
（3）猜想为：由于SO₂产生的快而多且溶解度较大，Ca（OH）₂溶解度很小，生成了Ca（HSO₃）₂溶液的缘故；Ca（HSO₃）₂能和强碱反应生成溶解度较小的亚硫酸钙，根据氢氧化钠溶液能够与亚硫酸氢钙反应生成亚硫酸钙进行检验，检验方案为：取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成，
故答案为：Ca（HSO₃）₂；取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成；
（4）二氧化硫有还原性，高锰酸钾有氧化性，二氧化硫和高锰酸钾能发生氧化还原反应，离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（5）A装置试管底部有黑色颗粒物质，可能是副反应生成的CuO、CuS、Cu₂S，
故答案为：CuO、CuS、Cu₂S；
（6）经分析该黑色固体中只含两种元素且质量比为4：1，将其投入到一定浓度的硝酸溶液反应后，生成两种酸的对应盐，则该黑色固体为Cu₂S，设Cu₂S的物质的量为x、硝酸的物质的量为y，根据S元素守恒可知生成CuSO₄的物质的量为x，根据N元素则生成Cu（NO₃）₂的物质的量为：2x-x=x，xmolCu（NO₃）₂中含有2xmolN原子，则NO₂、NO的总物质的量为：y-2x，又由于n（NO₂）：n（NO）=1：1，则n（NO₂）=n（NO）=

y-2x

2

，
xmolCu₂S完全反应化合价升高的物质的量为：x×（1×2）+x×[6-（-2）]=10x，
硝酸被还原成NO₂、NO，化合价降低的总物质的量为：

y-2x

2

×（3+1）=2y-4x，
氧化还原反应中化合价升降相等，则2y-4x=10x，解得：x：y=1：7，
故答案为：1：7．

点评：本题考查了浓硫酸的化学性质及探究物质组成的方法，题目难度较大，试题题量较大，知识点较多，注意掌握浓硫酸的化学性质，明确铜与浓硫酸的反应原理，（6）为难点、易错点，注意明确解答方法．