Question

某實驗小組同學(xué)為了探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，對教材中的裝置進行簡單改進，在大試管a中加了一根長玻璃導(dǎo)管（見圖，圖中夾持儀器和加熱儀器沒有畫出）．根據(jù)題意完成下列填空：
（1）實驗時，試管b中觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（2）試管c是尾氣吸收裝置，則其中的試劑是

 

．
（3）反應(yīng)結(jié)束后在試管c的末端抽氣，目的是

 

；大試管a中長玻璃導(dǎo)管的作用是

 

．
（4）實驗中發(fā)現(xiàn)：在銅片表面有黑色固體生成，未見其他顏色．為了研究黑色固體的成分，他們進行了以下探究：
（1）甲同學(xué)猜想：黑色固體是未及溶解于酸的純凈的CuO．其猜想可用化學(xué)方程式表示為：
Cu+H₂SO₄（濃）

△

 

（2）乙同學(xué)認為黑色固體除CuO外還可能含有Cu₂S和CuS．其理由可能是

 

．
a．Cu₂S、CuS都是黑色的
b．Cu與濃H₂SO₄在加熱條件下反應(yīng)還可能放出O₂
c．濃硫酸是氧化劑，銅是還原劑，Cu化合價上升與S化合價下降有多種可能．
（5）丙同學(xué)認可乙的觀點，并計劃通過實驗測定黑色固體的成分．查資料后得知CuO、Cu₂S和CuS高溫灼燒后的最終殘留物均為紅色的Cu₂O．他收集了部分銅片上的黑色固體，經(jīng)洗滌、

 

（填操作名稱，下同）后，稱量，質(zhì)量為0.483g；然后灼燒、冷卻、稱量，經(jīng)

 

后，得到固體質(zhì)量為0.420g．
（6）丙同學(xué)確定黑色固體除CuO外肯定還含有

 

．

Answer 1

分析：（1）銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成二氧化硫具有漂白作用；
（2）二氧化硫是污染性氣體，是酸性氧化物可以被氫氧化鈉溶液吸收；
（3）末端抽氣使污染性氣體二氧化硫全部被氫氧化鈉溶液吸收，a中長玻璃管是為了壓強平衡便于抽氣進行；
（4）（1）依據(jù)猜想黑色固體為氧化銅，則銅和濃硫酸反應(yīng)生成氧化銅、二氧化硫和水，依據(jù)原子守恒電子守恒配平寫出；
（2）黑色固體除CuO外還可能含有黑色的固體Cu₂S和CuS，依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價升降分析判斷產(chǎn)物；
（5）固體從溶液中分離出來洗滌后需要干燥稱重，稱重需要到稱到恒重后才會減少誤差；
（6）依據(jù)實驗過程中物質(zhì)質(zhì)量計算分析判斷．

解答：解：（1）濃硫酸在加熱條件下被銅還原為二氧化硫氣體，二氧化硫具有漂白作用，能使品紅溶液褪色，故答案為：品紅溶液褪色；
（2）試管c是尾氣吸收裝置，二氧化硫是污染性氣體，是酸性氧化物，需要用氫氧化鈉溶液吸收，故答案為：NaOH溶液；
（3）裝置中會有剩余的二氧化硫氣體，不能排放到大氣中，反應(yīng)結(jié)束后在試管c的末端抽氣是為了生成的二氧化硫全部被吸收，大試管a中長玻璃導(dǎo)管的作用是保持壓強便于抽氣進行，
故答案為：使生成的二氧化硫完全被吸收；使得抽氣容易進行；
（4）（1）甲同學(xué)猜想：黑色固體是未及溶解于酸的純凈的CuO．化學(xué)方程式表示為Cu+H₂SO₄

△   .

CuO+SO₂↑+H₂O，故答案為：CuO+SO₂↑+H₂O；
（2）乙同學(xué)認為黑色固體除CuO外還可能含有Cu₂S和CuS，
a．Cu₂S、CuS都是黑色的可能含有，故a符合；
b．Cu與濃H₂SO₄在加熱條件下，銅做還原劑，濃硫酸做氧化劑，氧元素在硫酸中，所以反應(yīng)不可能放出O₂，故b不符合；
c．濃硫酸是氧化劑，銅是還原劑，Cu化合價上升到+1價或+2價與S化合價下降從+6價變化為+4價，-2價等有多種可能．故c符合；
故答案為：a、c；
（5）固體凈化是洗滌后、干燥、稱重；操作需要稱量至恒重，減少誤差，故答案為：干燥；恒重操作；
（6）假設(shè)0.483g都是CuO，經(jīng)高溫灼燒后得到Cu2O 質(zhì)量是0.4347．而現(xiàn)在只有0.420g，所以得出一定含有高溫灼燒后質(zhì)量小于0.420g的物質(zhì)．假設(shè)0.483g都是Cu₂S，高溫灼燒后，得到Cu₂O質(zhì)量0.4347g，
假設(shè)0.483g都是CuS，高溫灼燒后，得到Cu₂O質(zhì)量0.36225g，
故答案為：CuS．

點評：本題考查了濃硫酸性質(zhì)的應(yīng)用，產(chǎn)物性質(zhì)的探究，二氧化硫的性質(zhì)分析應(yīng)用，分析推斷和實驗驗證設(shè)計，題目較難．