Question

某化学小组欲进行如下实验探究金属与浓硫酸反应。试回答下列问题。

(1)利用如图装置研究铜与浓硫酸反应，反应化学方程式为______________________________________；B装置的目的是______________________________________________；x溶液为____________________。

(2)将上述实验中的铜改为黄铜(铜锌合金)，实验后阶段可观察到倒立漏斗边缘有气体冒出，且越来越快。该气体可能为________，气体产生越来越快的原因可能是______________________________(至少两点)。

验证该气体的实验方案如下：

①装置连接顺序:x→c→____→____→____→____→____→g。

②能证明上述假设成立的实验现象是_____________________________。

(3)取少量镁粉加入盛浓硫酸的烧杯，在通风橱中实验。充分反应后溶液中有灰白色悬浮物（硫单质），设计方案研究该悬浮物的组成，请帮助完善。(假设镁的化合物都溶于稀酸)

①补充括号内应加入的试剂______________________。

②写出产生该灰白色悬浮物主要反应的化学方程式____________________________________________。

Answer

Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 检验产物SO2 NaOH溶液(其他合理答案均可得分) H2 反应后期，c(H＋)增大，与Zn反应生成H2速率加快；黄铜为铜锌合金，与硫酸形成原电池产生H2速率加快；反应放热 d e f a b E中(硬质玻璃管)黑色粉末变红，H中(球形干燥管)固体由白色变为蓝色 CS2或热的浓NaOH溶液 3Mg＋4H2SO4(浓)=3MgSO4＋S＋4H2O

【解析】

探究铜和浓硫酸的反应，在加热条件下铜和浓硫酸反应生成CuSO4、SO2和H2O，SO2可以使品红褪色，过量的SO2可以用NaOH溶液吸收。铜锌合金和浓硫酸反应，随着反应进行，浓硫酸浓度降低，可以和锌生成氢气。利用氢气能和黑色的氧化铜反应生成红色的铜以及生成的水能使白色的无水硫酸铜变蓝的现象验证氢气的生成。镁和浓硫酸反应生成硫，硫可以溶于CS2，也可以和热的NaOH溶液反应生成可溶性的Na2S、Na2SO3。

(1)浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与Cu反应生成CuSO4、SO2和H2O，故化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O；二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，常用品红溶液来检验二氧化硫气体；二氧化硫是有毒气体且为酸性气体，C为尾气吸收装置，故x溶液可以是NaOH溶液。

(2)若将上述实验中的铜改为黄铜(铜锌合金)，实验后阶段浓硫酸变稀，稀硫酸与锌反应会产生氢气，所以实验后阶段可观察到倒立漏斗边缘有气体冒出，该气体可能为H2；根据影响化学反应速率的因素，结合该实验原理及条件，气体产生越来越快的原因可能是：反应后期，浓硫酸变为稀硫酸，电离程度增大，c(H+)增大，与Zn反应生成H2速率加快；黄铜为铜锌合金，与硫酸形成原电池产生H2速率加快；反应放热等。

①若要验证该气体是氢气，根据可供选择的装置及药品，先除去二氧化硫，再吸水干燥，然后通入灼热的氧化铜，最后检验产物是水，所以装置连接顺序：x→c→d→e→f→a→b→g。

②若E中(硬质玻璃管)黑色粉末变红，说明生成了铜单质，同时H中(球形干燥管)固体由白色变为蓝色，说明生成了水，由此可证明上述假设成立。

(3)镁与浓硫酸反应，硫酸可能表现酸性和强氧化性，固体生成物可能是含有镁元素、S元素的物质，烧杯中的混合物加水部分溶解，则不溶物为S，S易溶于二硫化碳，可以过滤后可加入二硫化碳溶解，S也能和热的NaOH溶液反应：3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O，故也可以用热的浓NaOH溶液溶解S；镁和浓硫酸反应，生成硫酸镁、S和水，反应的化学方程式为：3Mg+4H2SO4(浓)=3MgSO4+S+4H2O。