Question

【題目】SO2是一種大氣污染物，但它在化工和食品工業上卻有廣泛應用。某興趣小組同學對SO2的實驗室制備和性質實驗進行研究。

(1)甲同學按照教材實驗要求設計如圖所示裝置制取SO2

①本實驗中銅與濃硫酸反應的化學方程式是 ______，銅絲可抽動的優點是_______。

②實驗結束后，甲同學觀察到試管底部出現黑色和灰白色固體，且溶液顏色發黑。甲同學認為灰白色沉淀應是生成的白色CuSO4夾雜少許黑色固體的混合物，其中CuSO4以白色固體形式存在體現了濃硫酸的________性。

③乙同學認為該實驗設計存在問題，請從實驗安全和環保角度分析，該實驗中可能存在的問題是________。

(2)興趣小組查閱相關資料，經過綜合分析討論，重新設計實驗如下(加熱裝置略)：

實驗記錄 A 中現象如下：

序號	反應溫度/℃	實驗現象
1	134	開始出現黑色絮狀物，產生后下沉，無氣體產生
2	158	黑色固體產生的同時，有氣體生成
3	180	氣體放出的速度更快，試管內溶液為黑色渾濁
4	260	有大量氣體產生，溶液變為藍色，試管底部產生灰白色固體，品紅溶液褪色
5	300	同上

查閱資料得知： 產物中的黑色和灰白色固體物質主要成分為 CuS、Cu2S 和 CuSO4，其中CuS 和 Cu2S為黑色固體，常溫下都不溶于稀鹽酸，在空氣中灼燒均轉化為CuO和SO2。

①實驗中盛裝濃硫酸的儀器名稱為 ____________。

②實驗記錄表明__________對實驗結果有影響，為了得到預期實驗現象，在操作上應該____________。

③裝置C 中發生反應的離子方程式是 ___________________。

④將水洗處理后的黑色固體烘干后，測定灼燒前后的質量變化，可以進一步確定黑色固體中是否一定含有 CuS其原理為__________(結合化學方程式解釋)。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 便于控制反應的開始與停止 吸水 無尾氣吸收裝置，停止加熱時可能發生溶液倒吸 分液漏斗 反應溫度 迅速升溫至260℃ Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+ 2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反應前后固體質量不變，因此，若煅燒后固體質量有所變化則必然存在CuS

【解析】

（1）①銅與濃硫酸反應生成硫酸銅和二氧化硫，化學方程式是Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，銅絲可抽動的優點是便于控制反應的開始與停止，故答案為：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；便于控制反應的開始與停止；

②CuSO4呈白色，說明濃硫酸具有吸水性，吸收硫酸銅晶體中結晶水得到白色CuSO4，故答案為：吸水；

③二氧化硫易溶于水，有毒，污染空氣，該裝置中無尾氣吸收裝置，停止加熱時可能發生溶液倒吸，故答案為：無尾氣吸收裝置，停止加熱時可能發生溶液倒吸；

（2）①由圖示知，實驗中盛裝濃硫酸的儀器名稱為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；

②實驗記錄表明溫度對實驗結果有影響，為了得到預期實驗現象，為了防止副反應發生，在操作上應該迅速升溫至260℃；故答案為：；反應溫度；迅速升溫至260℃；

③二氧化硫進入裝置C，與硝酸鋇反應生成硫酸鋇沉淀、NO和硫酸，反應的離子方程式是 Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+，故答案為：Ba2+＋2NO3－＋3SO2＋2H2O=BaSO4↓＋2NO↑＋2SO42-＋4H+；

④根據反應分析，2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反應前后固體質量不變，因此，若煅燒后固體質量有所變化則必然存在CuS，故答案為：2CuS＋3O2 2CuO＋2SO2、Cu2S＋2O22CuO＋SO2，后一反應前后固體質量不變，因此，若煅燒后固體質量有所變化則必然存在CuS。