某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计如下实验探究方案(

某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应,设计如下实验探究方案(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H2SO4中,另一端露置在液面上方。

以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录。

 材料一:小组交流摘录

    学生1;加热前,无现象发生;加热后,液面下铜丝变黑,产生气泡,有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中,黑色物质是什么?值得探究!

    学生2:我也观察到黑色颗粒状物质,后来逐渐转变为灰白色固体,我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4

    学生3:你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑,而且试管上部内壁有少量淡黄色硫固体凝聚,会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应,我查资料发现:2Cu+SCu2S(黑色)。

    材料二:探究实验剪辑

    实验1:将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑,然后插入稀硫酸中,铜丝重新变得光亮,溶液呈蓝绿色;将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑,然后插入稀硫酸中无变化。

    实验2:截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝,插入稀硫酸中无变化;将浓硫酸液面下方变黑的铜丝,插入稀硫酸,黑色明显变浅,溶液呈蓝绿色。

    实验3:将溶液中的黑色颗粒状物质,经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、于燥后放入氧气流中加热,然后冷却,用电子天平称重发现质量减少10%左右。

    根据上述材料回答下列问题:

(1)A试管上方的长导管的作用是________________________;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,在持续加热浓硫酸(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反应方程式:____________________________________。

(3)对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热,很快发现C试管中品红溶液褪色,但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。学生1猜想是由于SO2溶解度较大,生成了Ca(HSO3)2溶液的缘故。请你设计实验验证学生1的猜想_______________________________________。

(4)根据上述研究,结合所学知识,你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是_______________________。(写化学式)

(5)学生2将反应后的反应液稀释后进行检验,发现溶液呈酸性,对此,学生2提出的猜想是:铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性。

你的猜想是:____________________________________。

请你设计一个简单的实验以验证你的猜想:_____________________________________。

答案

(1)冷凝、回流 防止倒吸

(2)S+2 H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O

(3)取样后,向其中加入氢氧化钠溶液,观察是否有沉淀生成。(或者加热、加盐酸检验SO2气体等方法,开放题,正确即可)

(4)CuO、CuS、Cu2S(或CuO、CuS或CuO、Cu2S)

(5)铜与浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液呈酸性

    取稀释后的溶液适量于试管中,加入足量的铁粉,若有无色无味的气体产生,证明硫酸过量(开放题,正确即可)

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