Question

研究性学习小组为探究Cu与浓H₂SO₄反应及其产物SO₂的性质，设计如下实验装置：
（1）写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：______；浸有碱液的棉花的作用是：______．
（2）该小组同学在实验中发现以上实验装置有相当多不足之处，如实验不够安全和易造成环境污染等．为改进实验和更多地了解SO₂的性质，经过同学间的讨论和与老师的交流，设计了如图实验装置．

①对试管A中的浓H₂SO₄和铜丝进行加热，发现E试管中有气泡逸出，品红溶液 很快褪色，但最终 未见D试管中氢氧化钡溶液出现浑浊．为探究D试管中未出现浑浊的原因，该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据：

物质	溶解度（g/100水）	物质	溶解度（g/100水）
Ca（OH）2	0.173	Ba（OH）2	3.89
CaCO3	0.0013	BaSO3	0.016
Ca（HCO3）2	16.60

他们应用类比研究方法预测了D试管未出现浑浊的原因：______．
②为验证D试管中溶液的组成，进行了下列实验，请你帮他们完成实验报告．

实验方案	现象
1取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液
2取少量溶液于试管中，加入稀盐酸，加热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验生成的气体．

（3）实验结束后，发现试管A中还有铜片剩余．该小组的同学根据所学的化学知识认为硫酸也有剩余．下列药品中能够用来证明反应结束后的试管A中确有余酸的是______（填写字母编号）．
A．铝粉　　　　 B．氯化钡溶液　　　　C．银粉　　　　　D．碳酸氢钠溶液
（4）请写出长导管B的作用______（只写一点就可）．

Answer 1

解：（1）浓硫酸把铜氧化成硫酸铜，本身被还原成二氧化硫，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
二氧化硫有毒，具有酸性氧化物的通性，可与碱反应生成盐和水，所以可用碱液吸收二氧化硫，防止污染空气．
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；吸收SO₂防止污染空气；
（2）①根据表中CaCO₃、Ca（HCO₃）₂的溶解度可知，Ca（HCO₃）₂的溶解度远大于CaCO₃，由此类比Ba（HSO₃）₂的溶解度远大于BaSO₃，预测了D试管未出现浑浊的原因是生成了溶解度较大的Ba（HSO₃）₂，
故答案为：生成了溶解度较大的Ba（HSO₃）₂
②Ba（HSO₃）₂与氢氧化钠反应的方程式为：Ba（HSO₃）₂+2NaOH═BaSO₃↓+H₂O+Na₂SO₃，所以看到的现象为有浑浊出现．
Ba（HSO₃）₂和HCl反应的方程式为：Ba（HSO₃）₂+2HCl═BaCl₂+2H₂O+2SO₂↑，二氧化硫为酸性气体遇石蕊变红．
所以看到的现象为：试管中有气泡产生，湿润的蓝色石蕊试纸变红．
故答案为：出现浑浊； 试管中有气泡产生，湿润的蓝色石蕊试纸变红；
（3）要检验硫酸是否有剩余，实际上就是检验H⁺．铝与H⁺发生置换反应产生氢气，有气泡冒出，H⁺与碳酸氢钠反应有二氧化碳生成，所以看到有气泡冒出的现象．氯化钡与银不和氢离子反应，故答案为：A、D；
（4）从安全角度考虑可能发挥的作用，答案有多种形式．如从防倒吸来看，长导管起平衡内外压强的作用；从环保角度看，装置中有未排出的二氧化硫，可从B导管通入空气，以便把装置中残留的二氧化硫排出被碱吸收，防止拆除装置使二氧化硫污染大气．故答案为：防止C中的液体倒吸（或检验反应时导管是否堵塞或拆卸装置前从B管口向试管A中大量鼓入空气，以排尽A中的二氧化硫气体，不会产生污染等）
分析：（1）根据浓硫酸的强氧化性及还原产物二氧化硫写出反应式，因二氧化硫为酸性氧化物，故用碱液吸收防止污染环境；
（2）①根据表中CaCO₃、Ca（HCO₃）₂的溶解度类比Ba（HSO₃）₂的溶解度，由此解释现象；
②根据Ba（HSO₃）₂与氢氧化钠、盐酸反应原理来推测反应现象；
（3）硫酸具有酸的通性，根据现象来判断是否有硫酸；
（4）从安全角度来考虑长导管的作用．
点评：本题以教材实验为载体，较伸入地考查了硫酸及二氧化硫的性质．要充分利用图示和图表信息，结合题目设问认真作答．