Question

SO₂是一种大气污染物，但它在化工和食品工业上却有广泛应用。某兴趣小组同学对SO₂的实验室制备和性质实验进行研究。

(1)甲同学按照教材实验要求设计如图所示装置制取SO₂

①本实验中铜与浓硫酸反应的化学方程式是 ______，铜丝可抽动的优点是_______。

②实验结束后，甲同学观察到试管底部出现黑色和灰白色固体，且溶液颜色发黑。甲同学认为灰白色沉淀应是生成的白色CuSO₄夹杂少许黑色固体的混合物，其中CuSO₄以白色固体形式存在体现了浓硫酸的________性。

③乙同学认为该实验设计存在问题，请从实验安全和环保角度分析，该实验中可能存在的问题是________。

(2)兴趣小组查阅相关资料，经过综合分析讨论，重新设计实验如下(加热装置略)：

实验记录 A 中现象如下：

序号	反应温度/℃	实验现象
1	134	开始出现黑色絮状物，产生后下沉，无气体产生
2	158	黑色固体产生的同时，有气体生成
3	180	气体放出的速度更快，试管内溶液为黑色浑浊
4	260	有大量气体产生，溶液变为蓝色，试管底部产生灰白色固体，品红溶液褪色
5	300	同上

查阅资料得知： 产物中的黑色和灰白色固体物质主要成分为 CuS、Cu₂S 和 CuSO₄，其中CuS 和 Cu₂S为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中灼烧均转化为CuO和SO₂。

①实验中盛装浓硫酸的仪器名称为 ____________。   

②实验记录表明__________对实验结果有影响，为了得到预期实验现象，在操作上应该____________。

③装置C 中发生反应的离子方程式是 ___________________。

④将水洗处理后的黑色固体烘干后，测定灼烧前后的质量变化，可以进一步确定黑色固体中是否一定含有 CuS其原理为__________(结合化学方程式解释)。

Answer

Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 便于控制反应的开始与停止 吸水 无尾气吸收装置，停止加热时可能发生溶液倒吸 分液漏斗 反应温度 迅速升温至260℃ Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+ 2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反应前后固体质量不变，因此，若煅烧后固体质量有所变化则必然存在CuS

【解析】

（1）①铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，化学方程式是Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，铜丝可抽动的优点是便于控制反应的开始与停止，故答案为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；便于控制反应的开始与停止；

②CuSO4呈白色，说明浓硫酸具有吸水性，吸收硫酸铜晶体中结晶水得到白色CuSO4，故答案为：吸水；

③二氧化硫易溶于水，有毒，污染空气，该装置中无尾气吸收装置，停止加热时可能发生溶液倒吸，故答案为：无尾气吸收装置，停止加热时可能发生溶液倒吸；

（2）①由图示知，实验中盛装浓硫酸的仪器名称为分液漏斗，故答案为：分液漏斗；

②实验记录表明温度对实验结果有影响，为了得到预期实验现象，为了防止副反应发生，在操作上应该迅速升温至260℃；故答案为：；反应温度；迅速升温至260℃；

③二氧化硫进入装置C，与硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀、NO和硫酸，反应的离子方程式是 Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+，故答案为：Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+；

④根据反应分析，2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反应前后固体质量不变，因此，若煅烧后固体质量有所变化则必然存在CuS，故答案为：2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反应前后固体质量不变，因此，若煅烧后固体质量有所变化则必然存在CuS。