Question

7．某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了如下实验，实验装置如图所示．
实验步骤：
①先连接如图所示的装置，检查好气密性，再加入试剂；
②加热A试管，待B试管中品红溶液褪色后，熄灭酒精灯；
③将Cu丝向上抽动离开液面．
请回答下列问题：
（1）A试管中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）能够证明铜与浓硫酸反应生成气体的实验现象是B试管中品红溶液褪色．
（3）在盛有BaCl₂溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，若将其中的溶液分成两份，分别滴加下列溶液，将产生沉淀的化学式填入表中对应的位置．

滴加的溶液	氯水	氨水
沉淀的化学式

写出其中SO₂表现还原性的离子反应方程式：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-（或Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-）．
（4）实验完毕后，先熄灭酒精灯，由于导管E的存在，试管B中的液体不会倒吸入试管A中，其原因是当A试管内气体压强减小时，空气从E导管进入A试管中，维持A试管中压强平衡．
（5）实验完毕后，装置中残留的气体有毒，不能打开导管上的胶塞．为了防止该气体排入空气中污染环境，拆除装置前，应当采取的操作是从E导管口向A试管中缓慢地鼓入足量的空气，将残留的SO₂气体赶入NaOH溶液中，使之被完全吸收．
（6）将SO₂气体通入含有n mol Na₂S的溶液中，充分反应后，溶液中出现黄色浑浊，试分析该溶液最多能吸收SO₂气体2.5n mol（不考虑溶解的SO₂）．

Answer 1

分析 探究铜与浓硫酸的反应：A装置铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫、和水，B装置利用SO₂能使品红溶液褪色的性质来证明Cu与浓硫酸反应产生了SO₂气体，C装置盛有BaCl₂溶液的C试管中，除了导管口有气泡外，无其他明显现象，D装置吸收尾气．
（1）铜与浓硫酸共热生成硫酸铜、二氧化硫和水，据此写出反应的化学方程式；
（2）SO₂能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，SO₂能漂白品红溶液；
（3）SO₂具有还原性，能被强氧化剂氧化生成硫酸；SO₂属于酸性氧化物，能和碱溶液反应生成亚硫酸盐，亚硫酸盐和BaCl₂溶液发生复分解反应，氯水中的Cl₂具有氧化性，能将SO₂氧化为SO₄^2-，SO₄^2-与Ba²⁺反应生成BaSO₄沉淀；氨水具有碱性，吸收SO₂生成SO₃^2-，SO₃^2-与Ba²⁺反应生成BaSO₃沉淀；
（4）A中气体和外界相通，能利用大气压平衡A中压强，防止出现倒吸现象；
（5）SO₂有毒，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，需缓慢赶入使SO₂被完全吸收；
（6）SO₂与Na₂S反应，首先是SO₂与H₂O反应生成H₂SO₃：SO₂+H₂O?H₂SO₃，H₂SO₃与Na₂S反应生成H₂S：Na₂S+H₂SO₃=H₂S↑+Na₂SO₃，SO₂与H₂S反应生成S：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，该过程可表示为3SO₂+2Na₂S=3S↓+2Na₂SO₃，Na₂SO₃吸收SO₂生成NaHSO₃：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃，当吸收二氧化硫最多时生成亚硫酸氢钠和S，反应方程式为5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，根据二者之间的关系式计算．

解答 解：（1）铜与浓硫酸共热生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）SO₂能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，SO₂能漂白品红溶液，只要B中溶液褪色就说明铜和浓硫酸发生反应，
故答案为：B试管中品红溶液褪色；
（3）SO₂具有还原性，能被强氧化剂氧化生成硫酸，Cl₂具有强氧化性，在水溶液里能将SO₂氧化为硫酸，硫酸和BaCl₂溶液发生复分解反应生成BaSO₄，离子方程式为Cl₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Cl^-+SO₄^2-、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；SO₂属于酸性氧化物，能和碱溶液反应生成亚硫酸盐，亚硫酸盐和BaCl₂溶液发生复分解反应生成BaSO₃，反应方程式为SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₃、SO₃^2-+Ba²⁺=BaSO₃↓，二氧化硫体现还原性的离子反应方程式为SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-（或Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-）
故答案为：BaSO₄；BaSO₃；SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-（或Ba²⁺+SO₂+Cl₂+2H₂O=BaSO₄↓+4H⁺+2Cl^-）；
（4）当A中气体压强减小时，外界大气压不变，空气从E进入A，使A中压强平衡，所以B中压强不会产生倒吸，
故答案为：当A试管内气体压强减小时，空气从E导管进入A试管中，维持A试管中压强平衡；
（5）SO₂有毒不能直接排空，为防止SO₂污染空气，应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中，使SO₂被完全吸收，其基本操作方法为从E管口向A中缓缓鼓入足量空气，将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中，使其完全被吸收，
故答案为：从E导管口向A试管中缓慢地鼓入足量的空气，将残留的SO₂气体赶入NaOH溶液中，使之被完全吸收；
（6）SO₂具有氧化性，能和Na₂S反应生成S单质，当吸收二氧化硫最多时生成亚硫酸氢钠和S，反应方程式为5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，设最多吸收的二氧化硫物质的量为x，
5SO₂+2Na₂S+2H₂O=3S↓+4NaHSO₃，
5mol 2mol
x    nmol
5mol：2mol=x：nmol
x=$\frac{5mol×nmol}{2mol}$=2.5nmol，
故答案为：2.5n．

点评 本题以浓硫酸和Cu反应为载体考查性质实验方案设计，明确实验原理是解本题关键，侧重考查学生实验操作、分析能力，知道各个装置目的、作用、发生的反应及实验现象，注意化学用语的正确运用，题目难度中等．