Question

某研究性學習小組為研究Cu與濃H₂SO₄的反應，設計如下實驗探究方案（裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出）

實驗選用細銅絲、98.3%H₂SO₄、品紅溶液、澄清石灰水、CC1₄、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端沒入濃H₂SO₄中，另一端露置在液面上方。

以下是該學習小組部分交流記錄及后續探究實驗的記錄。

材料一：小組交流滴錄

學生1：加熱前，無現象發生；加熱后，液面下銅絲變黑，產生氣泡，有細小黑色顆粒狀物質從銅絲表面進入濃硫酸中，黑色物質是什么？值得探究！

學生2：我也觀察到黑色顆粒狀物質，后來逐漸轉變為灰白色固體，我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸CuSO4。

學生3：你們是否注意到液面以上的銅絲也發黑，而且試管上部內壁有少量淡黃色S固體凝聚，會不會液面以上的銅絲成硫發生了反應，我查資料發現：2Cu+S=Cu2­S（黑色）。

材料二：探究實驗剪輯

實驗1：將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑，然后插入稀硫酸中，銅絲重新變得光亮，溶液呈藍綠色；將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑，然后插入稀硫酸中無變化。

實驗2：截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲，插入稀硫酸中無變化；將濃硫酸液面下方變黑的銅絲，插入稀硫酸、黑色明顯變淺，溶液呈藍綠色。

實驗3：將溶液中的黑色顆粒狀物質，經過濾、稀硫酸洗、蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱，然后冷卻，用電子天平稱重發現質量減少10%左右。

根據上述材料回答下列問題：

（1）A試管上方的長導管的作用是                              ；D、E兩支試管中CC1₄的作用是                     。

（2）加熱過程中，觀察到A試管中出現大量白色煙霧，起初部分煙霧在試管上部內壁析出淡黃色固體物質，在持續加熱濃硫酸（沸騰）時，淡黃色固體物質又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學反應方程式：                     。

（3）對A試管中的濃H₂SO₄和銅絲進行加熱，很快發現C試管中品紅溶液褪色，但始終未見D試管中澄清石灰水出現渾濁或沉淀。學生1猜想是由于SO₂溶解度較大，生成了Ca（HSO₃）₂的緣故。請你設計實驗驗證學生1的猜想

                                                                      。

（4）根據上述研究，結合所學知識，你認為液面下方銅絲表面的黑色物質成分是         

                                       。（寫化學式）

（5）學生2將反應后的反應液稀釋后進行檢驗，發現溶液呈酸性，對此，學生2提出的猜想的：銅與濃硫酸反應生成的硫酸銅水解溶液呈酸性。

你的猜想是：                                                       。

請你設計一個簡單的實驗以驗證你的猜想：                                     

                                 。

Answer 1

（1）冷凝、回流。防止倒吸。

（2）S+2H₂SO₄（濃）3SO₂↑+2H₂O

（3）取樣后，向其中加入氯氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成。（或者加熱、加鹽酸檢驗SO₂氣體等方法，開放題，正確即可）

（4）CuO、CuS、Cu₂S（或CuO、CuS可CuO、Cu₂S）

（5）銅與濃硫酸反應的實驗中硫酸過量使溶液呈酸性。取稀釋后的溶液適量于試管中，加入足量的鐵粉，若有無色無味的氣體產生，證明硫酸過量（開放題，正確即可）