Question

某研究性學習小組為了研究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的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與硫發生了反應，我查資料發現：2Cu+S=Cu_2­S（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）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）反應完全后稀釋溶液呈酸性，學生2猜想反應中濃硫酸可能過量，請你設計一個簡單的實驗以驗證稀釋后的溶液由于硫酸過量呈酸性，                            。

Answer 1

（1）防止倒吸（2分）。
（2）S+2H₂SO₄（濃）3SO₂↑+2H₂O（2分，）
（3）取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，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）（2分）
（4）CuO、CuS、Cu₂S（或CuO、CuS可CuO、Cu₂S）（2分）
（5）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（2分）。（開放題，正確即可）

（1）因為二氧化硫易溶于水，所以在實驗過程中必須防止倒吸，CCl₄的密度大，且不能溶解二氧化硫，所以不易倒吸。
（2）淡黃色固體物質是硫，在加熱的條件下可被濃硫酸氧化，因而逐漸消失，方程式為S+2H₂SO₄（濃）3SO₂↑+2H₂O。
（3）若反應中生成了Ca(HSO₃)₂，則可以利用可與酸反應生成二氧化硫或者利用其不穩定性，通過加熱來促使分解生成二氧化硫等進行驗證。
（4）在銅的化合物中顯黑色可以是氧化銅、CuS或Cu₂S等。
（5）若濃硫酸過量，則稀釋后是稀硫酸，能和活潑的金屬反應生成氫氣，所以利用此性質進行驗證。