Question

为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验。

实验I：反应产物的定性探究——按如图装置（固定装置已略）进行实验：

（1）F装置的烧杯中发生反应的离子方程式是                     ；

（2）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是                  ；

（3）实验结束时，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是                          ；

（4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是                   。

实验II：反应产物的定量探究

（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，且黑色物质为Cu₂S。产生Cu₂S的反应为aCu+bH₂SO₄cCu₂S+dCuSO₄+eH₂O。则a∶b=            。

（6）为进一步探究该黑色物质的成分，经查阅相关文献获得下列资料。

资料1：

硫酸/mol·L^－1	黑色物质出现的温度/℃	黑色物质消失的温度/℃
14	Cu 片表面无明显现象
15	约150	约236
16	约140	约250
18	约120	不消失

资料2：X-射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu₂S、CuS、Cu₇S₄中的一种或几种。仅由上述资料可得出的如下结论中正确是              。

A．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个

B．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质

C．该反应发生的条件之一是硫酸浓度 ≥ 15 mol/L

D．硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失

Answer

（1）SO2 + 2 OH－ = SO32－ + H2O

（2）D中无明显现象，E中品红溶液褪色

（3）抽出铜丝，关闭K1和K2

（4）先将A试管内溶液冷却至室温后，再将适量水加入烧杯中，最后倒入少量冷却液，振荡，若溶液变蓝色即可证明

（5）5∶4（6）ACD

【解析】

试题分析：（1）读图可知，放倒吸的F装置中过量NaOH溶液的目的是吸收多余的SO2，生成亚硫酸钠和水，即SO2 + 2 OH－ = SO32－ + H2O；（2）如果D中无明显现象，E中品红溶液褪色，说明浓硫酸与铜在加热下反应生成的气体不是氢气，而是SO2，即浓硫酸中降价元素不是+1价的氢而是+6价的硫；（3）抽出铜丝，停止反应，从源头上防止了SO2的生成；但装置内气体热胀冷缩，为了防止C、E装置的液体倒吸进入左侧硬质玻璃管，必须关闭K1和K2，然后再撤去所有酒精灯；（4）装置A中所得液体为硫酸铜和浓硫酸的混合物，为了检验其中是否含Cu2+，且防止液体暴沸，应先将A试管内溶液冷却至室温后，再将适量水加入烧杯中，最后倒入少量冷却液，振荡，若溶液变蓝色即可证明；（5）由于，则该反应中消耗的Cu与H2SO4的系数之比或物质的量之比为5∶4；（6）A、铜与浓硫酸反应时所涉及的反应有Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O、5Cu +4H2SO4 1Cu2S + 3 CuSO4 + 4H2O等，A正确；B、浓度为14mol·L－1时，不出现黑色物质，B正确；C、由表中信息可知，浓度为15mol·L－1、16mol·L－1、18mol·L－1，如果由上述特例归纳该反应发生的条件之一是硫酸浓度 ≥ 15 mol/L，这种规律就很不严密，因为表中缺少17mol·L－1的情况，C错误；D、由表中信息可知，浓硫酸越浓，出现黑色物质的温度越小，其消失的温度越高，浓度减小，出现黑色物质的温度越高，其消失的温度越低，D正确；答案选ABD。

【考点定位】本题主要考查铜与浓硫酸的反应原理的实验设计与探究。

【名师点晴】化学是一门以实验为基础的学科，所以有化学实验即科学探究之说法。纵观近几年高考，主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。这些探究性和制备性实验的试题，综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。在解答此类题时还应注意：（1）认真审题，明确实验目的，找出实验原理。（2）根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。（3）准确地记录实验过程中的实验现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。