Question

某學習小組對教材實驗“在200mL燒杯中放入20g蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁），加入適量水，攪拌均勻，然后再加入15mL質量分數為98%濃硫酸，迅速攪拌”進行如下探究．
（1）觀察現象：蔗糖先變黃，再逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀黑色物質，同時聞到刺激性氣味．壓縮“黑色面包”時，感覺較硬，放在水中呈漂浮狀態．
同學們由上述現象推測出下列結論：
①濃硫酸具有強氧化性  ②濃硫酸具有吸水性  ③蔗糖炭化得到的碳連成整體，碳原子間形成了化學鍵 ④濃硫酸具有酸性 ⑤黑色物質具有強吸附性．其中依據不充分的是______（填序號）；
（2）為了驗證蔗糖與濃硫酸反應生成的氣態產物，同學們設計了如下裝置：

試回答下列問題：
①上圖A中應選用下列裝置______（填編號）．

②B裝置所裝試劑是______；D裝置中試劑的作用是______；E裝置中發生的現象是______；
③A裝置中使蔗糖變黑的化學反應方程式為______

Answer 1

【答案】分析：（1）依據觀察到的現象逐一分析，根據現象分析濃硫酸具有的性質；
（2）①根據題干中描述蔗糖加入水和濃硫酸的反應不需要加熱，需要控制濃硫酸的加入速度分析判斷；
②根據流程實驗裝置圖，結合反應生成的氣體性質、反應需要的條件、發生反應的特征，進行分析判斷；
③依據蔗糖的組成元素為氫、碳、氧元素，濃硫酸具有脫水性進行書寫化學方程式，從實驗流程最后剩余的產物分析判斷；
④依據蔗糖滴入濃硫酸后通過現象分析可能生成的氣體成分進行分析，依據氧化還原反應的實質書寫；
解答：解：（1）實驗觀察到的現象：蔗糖先變黃，再逐漸變黑，蔗糖的組成元素為碳、氫、氧，說明有碳單質生成，證明濃硫酸的脫水作用，體積膨脹說明有氣體生成，形成疏松多孔的海綿狀黑色物質，同時聞到刺激性氣味，碳單質與濃硫酸反應生成二氧化碳和有刺激性氣味的二氧化硫，表現了濃硫酸的強氧化性，壓縮“黑色面包”時，感覺較硬，放在水中呈漂浮狀態，證明生成的碳部分和濃硫酸反應，大多數碳連成整體，碳原子間形成了化學鍵，有較大的表面積具有吸附性．濃硫酸的吸水性是吸收水蒸氣，酸性是表現氫離子的性質，上述過程中沒有體現濃硫酸的吸水性和酸性；故答案為：②④；
（2）①驗證蔗糖與濃硫酸反應生成的氣態產物，虛線框A應是濃硫酸使蔗糖炭化的裝置，不需加熱，濃硫酸要用分液漏斗逐量加入，炭化時蔗糖的體積會膨脹，反應容器要大，密封故選Ⅱ裝置；故答案為：Ⅱ；
②依據裝置的流程判斷B裝置是驗證含有二氧化硫氣體的裝置，反應產生的氣體有：CO₂、SO₂、CO，所裝試劑是品紅溶液，C裝置是為了準確驗證二氧化碳氣體的存在，用高錳酸鉀溶液把二氧化硫除去的裝置，D裝置的品紅溶液是為了驗證二氧化硫氣體是否除凈的裝置，反應生成的氣體中有二氧化碳，通入足量氫氧化鋇溶液會生成碳酸鋇沉淀，所以現象是出現白色沉淀；故答案為：品紅溶液或溴水溶液  檢驗SO₂是否被除盡  溶液變渾濁；
③裝置中使蔗糖變黑，是利用濃硫酸的脫水性把蔗糖中的氫元素和氧元素按2：1脫去，
發生的反應為C₁₂H₂₂O₁₁12C+11H₂O；故答案為：C₁₂H₂₂O₁₁12C+11H₂O；
④產生的氣體有：CO₂、SO₂、CO，CD裝置把二氧化硫氣體除去并驗證是否除凈的裝置，E裝置是用足量氫氧化鋇溶液能全部吸收二氧化碳氣體，最后剩余的氣體只有可能是一氧化碳氣體，CO氣體能還原熱的酸性高錳酸鉀，發生的反應離子方程式結合書寫原則寫出并配平，5CO+6H⁺+2MnO₄-5CO₂↑+2Mn²⁺+3H₂O；
故答案為：CO氣體能還原熱的酸性高錳酸鉀  5CO+6H⁺+2MnO₄-5CO₂↑+2Mn²⁺+3H₂O．
點評：本題考查了濃硫酸的性質實驗驗證，主要是通過濃硫酸的強氧化性、脫水性的實驗現象和產物，進行實驗裝置分析和設計，關鍵是蔗糖脫水的炭化現象中所發生的副反應生成的產物的判斷．