Question

如图为某实验小组同学设计的铜与浓硫酸反应的实验装置，实验步骤如下：

Ⅰ、先连接好装置，检验气密性，加入试剂；

Ⅱ、加热三颈瓶A直到D中品红溶液褪色，熄灭酒精灯；

Ⅲ、将Cu丝上提离开液面。

（1）实验中观察到三颈瓶A中有白色固体产生，该固体为____________(填化学式)。

（2）熄灭酒精灯后，发现D中的液体不会倒吸，其原因是____________；

（3）支管B的作用是____________；

（4）实验中还发现铜丝表面有黑色固体X，其中可能含有CuO， CuS， Cu₂S，以及被掩蔽的Cu₂O，已知Cu₂O在酸性环境下会发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu，在氧气中煅烧转化为CuO； CuS和Cu₂S常温下都不溶于稀盐酸，在氧气中煅烧，都转化为氧化铜和二氧化硫。为探究X的成分，该小组同学向m₁g固体X中加入足量稀盐酸，过滤，得蓝色滤液，滤渣经洗涤、干燥后称量得m₂g，将该滤渣在氧气流中锻烧、冷却称量至恒重为m₃g。

①若m₂ > m₃，则煅烧过程中一定发生反应的化学方程式为____________；

②若m₂ = m₃，则固体X中一定含有____________ (填化学式)。

（5）为探究D中使品红溶液褪色的微粒是二氧化硫本身还是二氧化硫与水作用的产物，该小组同学做了如下实验：

I．将干燥的二氧化硫气体通入品红与无水乙醇的混合液中，品红溶液不褪色；

Ⅱ．常温下，向两支盛有等体积、等浓度品红溶液的试管中分别加入等物质的量的亚硫酸钠、亚硫酸氢钠固体，品红溶液均褪色，且加入亚硫酸钠固体的品红溶液褪色较快。

①据实验I推断，使品红试液褪色的微粒可能有____________种；

②依据实验Ⅱ，该小组同学得出结论：

a．使品红溶液褪色的微粒是HSO₃^-和SO₃^2-，不是H₂SO₃。你认为结论a是否正确____________ (填“是”或“否”)，理由是____________；

b．使品红溶液褪色的微粒是____________ (填微粒符号)。(已知在25℃时，亚硫酸的电离平衡常数k_a1=1．54×10^-2，k_a2=1．02×10^-7)

Answer

(除特殊标注外，每空2分，共14分)

（1）CuSO4 ；

（2）A中压强减小时，空气从C导管进入A中，可防止D中液体倒吸

（3）平衡压强，使液体顺利流下；

（4）①2CuS+3O22CuO+2SO2；②Cu2O、CuS

（5）①3；②否；HSO和SO都会水解生成亚硫酸；SO；

【解析】

试题分析：（1）铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，由于浓硫酸具有吸水性，生成的硫酸铜为白色晶体，故答案为：CuSO4 ；

（2）空气可以从玻璃管C进入三颈瓶A中，熄灭酒精灯后，D中的液体不会倒吸，故答案为：A中压强减小时，空气从C导管进入三颈瓶A中，可防止D中液体倒吸；

（3）支管B可以平衡压强，使液体顺利流下，故答案为：平衡压强，使液体顺利流下；

（4）①经分析固体X加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu2O至少有一种，滤渣经洗涤、干燥后称量得m2g，滤渣中可能含有Cu、CuS和Cu2S中的一种或多种，分析反应：Cu+O2=CuO 增重；Cu2S+2O2=2CuO+2SO2不变；2CuS+3O2=2CuO+2SO2 减重，若m2 > m3，则一定含有CuS，煅烧过程中发生的反应一定有2CuS+3O2=2CuO+2SO2，故答案为：2CuS+3O2=2CuO+2SO2；

②若m2 = m3，根据反应：Cu+O2=CuO 增重；Cu2S+2O2=2CuO+2SO2不变；2CuS+3O2=2CuO+2SO2 减重，由于固体X中没有Cu，只能有Cu2O在酸性环境下会发生歧化反应生成，因此固体X中一定含有Cu2O、CuS，故答案为：Cu2O、CuS；

（5）①二氧化硫和水反应生成亚硫酸，二氧化硫和酒精不反应，二氧化硫能使品红溶液褪色而不能使品红的酒精溶液褪色，由此得出S02的漂白作用是SO2与水作用的产物导致的，二氧化硫和水反应生成亚硫酸、亚硫酸电离生成亚硫酸氢根离子、亚硫酸氢根离子电离生成亚硫酸根离子，所以使品红的水溶液褪色的微粒可能是：HSO3-、SO32-、H2SO3，故答案为：3；

②a．亚硫酸钠和亚硫酸氢钠都能水解生成亚硫酸，且亚硫酸氢根离子能电离生成亚硫酸根离子，所以两种溶液中都含有HSO3-、SO32-、H2SO3，所以不能确定使品红褪色的微粒肯定是HSO3-或SO3 2-，故答案为：否；因为亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子都会水解生成亚硫酸；

b．因为加入亚硫酸钠固体的品红溶液褪色较快，亚硫酸分子、亚硫酸氢根离子都能够电离生成少量亚硫酸根离子，亚硫酸根离子浓度较小，因此品红溶液褪色较慢，使品红溶液褪色的微粒是SO，故答案为：SO。

考点：考查了物质性质的探究实验、浓硫酸的性质、二氧化硫的性质的相关知识。