Question

某研究性學習小組為研究Cu與濃硫酸的反應，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)。

實驗選用細銅絲、98.3% H₂SO₄、品紅溶液、澄清石灰水、CCl₄、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端沒入濃硫酸中，另一端露置在液面上方。

以下是該學習小組部分交流記錄及后續(xù)探究實驗的記錄。

材料一：小組交流摘錄

學生1：加熱前，無現象發(fā)生；加熱后，液面下銅絲變黑，產生氣泡，有細小黑色顆粒狀物質從銅絲表面進入濃硫酸中，黑色物質是什么？值得探究！

學生2：加熱后，我也觀察到黑色顆粒狀物質，后來逐漸轉變?yōu)榛野咨�固體，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO₄。

學生3：你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑，而且試管上部內壁有少量淡黃色S固體凝聚，會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應，我查資料發(fā)現：2Cu+SCu₂S(黑色)。

材料二：探究實驗剪輯

實驗1：將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑，然后插入稀硫酸中，銅絲重新變得光亮，溶液呈藍綠色；將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑，然后插入稀硫酸中無變化。

實驗2：截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲，插入稀硫酸中無變化；將濃硫酸液面下方變黑的銅絲，插入稀硫酸，黑色明顯變淺，溶液呈藍綠色。

實驗3：將溶液中的黑色顆粒狀物質，經過濾、稀硫酸洗，蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱，然后冷卻，用電子天平稱重發(fā)現質量減少10%左右。

根據上述材料回答下列問題：

(1)A試管上方的長導管的作用是________________________；D、E兩支試管中CCl₄的作用是______________________。

(2)加熱過程中，觀察到A試管中出現大量白色煙霧，起初部分煙霧在試管上部內壁析出淡黃色固體物質，在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時，淡黃色固體物質又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學反應方程式：__________________________________。

(3)對A試管中的濃硫酸和銅絲進行加熱，很快發(fā)現C試管中品紅溶液褪色，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______________________________。

(4)根據上述研究，結合所學知識，你認為液面下方銅絲表面的黑色物質成分是__________(寫化學式)。

Answer 1

(1)冷凝、回流  防止倒吸

(2)S+2H₂SO₄(濃)3SO₂↑+2H₂O

(3)SO₂溶解度較大，生成了Ca(HSO₃)₂溶液

(4)CuO、CuS、Cu₂S

解析：本實驗的目的是檢驗銅與濃硫酸反應的產物。(1)長導管的作用是冷凝氣體，D、E兩支試管中CCl₄的作用是防止倒吸，因為產物中的SO₂、CO₂氣體能被堿液完全吸收，容易產生倒吸現象；(2)出現的淡黃色固體只能是單質硫，消失的原因是被濃硫酸氧化；(3)中生成了Ca(HSO₃)₂而不出現沉淀；(4)依據材料二中幾個實驗可以推出結論。