Question

某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，对教材中的装置进行简单改进，在大试管a中加了一根长玻璃导管（见图，图中夹持仪器和加热仪器没有画出）．根据题意完成下列填空：
（1）实验时，试管b中观察到的现象是

 

．
（2）试管c是尾气吸收装置，则其中的试剂是

 

．
（3）反应结束后在试管c的末端抽气，目的是

 

；大试管a中长玻璃导管的作用是

 

．
（4）实验中发现：在铜片表面有黑色固体生成，未见其他颜色．为了研究黑色固体的成分，他们进行了以下探究：
（1）甲同学猜想：黑色固体是未及溶解于酸的纯净的CuO．其猜想可用化学方程式表示为：
Cu+H₂SO₄（浓）

△

 

（2）乙同学认为黑色固体除CuO外还可能含有Cu₂S和CuS．其理由可能是

 

．
a．Cu₂S、CuS都是黑色的
b．Cu与浓H₂SO₄在加热条件下反应还可能放出O₂
c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu化合价上升与S化合价下降有多种可能．
（5）丙同学认可乙的观点，并计划通过实验测定黑色固体的成分．查资料后得知CuO、Cu₂S和CuS高温灼烧后的最终残留物均为红色的Cu₂O．他收集了部分铜片上的黑色固体，经洗涤、

 

（填操作名称，下同）后，称量，质量为0.483g；然后灼烧、冷却、称量，经

 

后，得到固体质量为0.420g．
（6）丙同学确定黑色固体除CuO外肯定还含有

 

．

Answer 1

分析：（1）铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫具有漂白作用；
（2）二氧化硫是污染性气体，是酸性氧化物可以被氢氧化钠溶液吸收；
（3）末端抽气使污染性气体二氧化硫全部被氢氧化钠溶液吸收，a中长玻璃管是为了压强平衡便于抽气进行；
（4）（1）依据猜想黑色固体为氧化铜，则铜和浓硫酸反应生成氧化铜、二氧化硫和水，依据原子守恒电子守恒配平写出；
（2）黑色固体除CuO外还可能含有黑色的固体Cu₂S和CuS，依据氧化还原反应元素化合价升降分析判断产物；
（5）固体从溶液中分离出来洗涤后需要干燥称重，称重需要到称到恒重后才会减少误差；
（6）依据实验过程中物质质量计算分析判断．

解答：解：（1）浓硫酸在加热条件下被铜还原为二氧化硫气体，二氧化硫具有漂白作用，能使品红溶液褪色，故答案为：品红溶液褪色；
（2）试管c是尾气吸收装置，二氧化硫是污染性气体，是酸性氧化物，需要用氢氧化钠溶液吸收，故答案为：NaOH溶液；
（3）装置中会有剩余的二氧化硫气体，不能排放到大气中，反应结束后在试管c的末端抽气是为了生成的二氧化硫全部被吸收，大试管a中长玻璃导管的作用是保持压强便于抽气进行，
故答案为：使生成的二氧化硫完全被吸收；使得抽气容易进行；
（4）（1）甲同学猜想：黑色固体是未及溶解于酸的纯净的CuO．化学方程式表示为Cu+H₂SO₄

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O，故答案为：CuO+SO₂↑+H₂O；
（2）乙同学认为黑色固体除CuO外还可能含有Cu₂S和CuS，
a．Cu₂S、CuS都是黑色的可能含有，故a符合；
b．Cu与浓H₂SO₄在加热条件下，铜做还原剂，浓硫酸做氧化剂，氧元素在硫酸中，所以反应不可能放出O₂，故b不符合；
c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu化合价上升到+1价或+2价与S化合价下降从+6价变化为+4价，-2价等有多种可能．故c符合；
故答案为：a、c；
（5）固体净化是洗涤后、干燥、称重；操作需要称量至恒重，减少误差，故答案为：干燥；恒重操作；
（6）假设0.483g都是CuO，经高温灼烧后得到Cu2O 质量是0.4347．而现在只有0.420g，所以得出一定含有高温灼烧后质量小于0.420g的物质．假设0.483g都是Cu₂S，高温灼烧后，得到Cu₂O质量0.4347g，
假设0.483g都是CuS，高温灼烧后，得到Cu₂O质量0.36225g，
故答案为：CuS．

点评：本题考查了浓硫酸性质的应用，产物性质的探究，二氧化硫的性质分析应用，分析推断和实验验证设计，题目较难．