Question

（14分）某研究性學習小組為研究Cu與濃H₂SO₄的反應，設計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）。

實驗選用銅片、98.3%的H₂SO₄、品紅溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等藥品，銅片一端沒入濃H₂SO₄中，另一端露置在液面上方。
回答下列問題。
（1）Cu與濃H₂SO₄的反應的化學方程式為____________________。
（2）D、E兩容器中CCl₄的作用是____________________。
（3）加熱過程中，觀察到A容器中出現大量白色煙霧，隨著反應的進行，A容器下有白色沉淀生成，你認為該沉淀物是_________，分析可能的原因是________________________________________。
（4）對A容器中的濃H₂SO₄和銅片進行加熱，很快發現C容器中品紅溶液褪色，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀。你的猜想是_________________________________________，設計實驗驗證你的猜想_______________________________________。
（5）實驗結束后，為了減少環境污染，排除各裝置中的SO₂，可采取的操作是________________________________________________________。

Answer 1

（1） Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂↑+H₂O（2分） （2）防止倒吸（2分）
（3）CuSO₄（2分），濃硫酸中含水少，生成的硫酸銅較多，濃硫酸的吸水作用（2分）
（4）由于SO₂溶解度較大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，生成了Ca（HSO₃）₂溶液的緣故（2分）；取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（2分）（或者加熱、加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法）
（5）打開A容器上的彈簧夾，向里通入空氣，將裝置中的SO₂趕到E中，最后再在B中加入NaOH溶液蓋上塞子，振蕩即可（2分）（注：直接在A中加NaOH溶液不給分）

（1）濃硫酸具有強氧化性，和銅的反應的方程式是Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂↑+H₂O。
（2）由于SO₂易溶于水，如果直接通入SO₂，容易引起倒吸。而SO₂不溶于四氯化碳，且四氯化碳不溶于水，密度大于水，所以四氯化碳的作用就是防止倒吸。
（3）由于濃硫酸中含有的溶劑水很少，而生成的硫酸銅較多，且濃硫酸具有吸水性，所以會有硫酸銅晶體析出。
（4）由于SO₂溶解度較大，澄清石灰水中Ca（OH）₂含量低，因此SO₂是過量的，所以不能生成硫酸鈣沉淀，而是生成了可溶性的Ca（HSO₃）₂，因此溶于不變混濁。由于Ca（HSO₃）₂能和強堿反應生成沉淀，據此可以鑒別。或者利用Ca（HSO₃）₂和鹽酸反應生成SO₂來檢驗。即取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成（或者加熱、加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法）。
（5）由于裝置中會殘留沒有揮發出的SO₂，所以正確的做法是打開A容器上的彈簧夾，向里通入空氣，將裝置中的SO₂趕到E中，最后再在B中加入NaOH溶液蓋上塞子，振蕩即可。