Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組利用下圖裝置探究銅與濃H2SO4的反應(yīng)（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)）。

資料：微量Cu2+與過(guò)量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：Cu2++4OH =[Cu(OH)4]2，[Cu(OH)4]2溶于甘油形成特征的絳藍(lán)色溶液。

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)用品		實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
I	10mL 15mol/L 濃H2SO4溶液	過(guò)量銅片	劇烈反應(yīng)，品紅溶液褪色，150℃時(shí)銅片表面產(chǎn)生大量黑色沉淀，繼續(xù)加熱，250℃時(shí)黑色沉淀消失。
II	10mL 15mol/L 濃H2SO4溶液	適量銅片	劇烈反應(yīng)，品紅溶液褪色，150℃時(shí)銅片表面產(chǎn)生少量黑色沉淀，繼續(xù)加熱，250℃時(shí)黑色沉淀消失。

（1）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。

（2）將裝置C補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑________。

（3）實(shí)驗(yàn)I中，銅片表面的黑色沉淀可能含CuO、Cu2S或CuS。為探究黑色沉淀的成分，取出反應(yīng)后的銅片，用水小心沖洗后，進(jìn)行下列操作：

i. 黑色沉淀脫落，一段時(shí)間后，上層溶液呈無(wú)色。	ii. 開(kāi)始時(shí)，上層溶液呈無(wú)色，一段時(shí)間后，上層溶液呈淡藍(lán)色。

甲認(rèn)為通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明黑色沉淀不含CuO，理由是________。

②乙同學(xué)認(rèn)為僅通過(guò)顏色判斷不能得出上述結(jié)論，理由是______。需要增加實(shí)驗(yàn)iii，說(shuō)明黑色沉淀不含CuO，實(shí)驗(yàn)iii的操作和現(xiàn)象是_______。

（4）甲同學(xué)對(duì)黑色沉淀成分繼續(xù)探究，補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)方案：

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
iv	取洗凈后的黑色沉淀，加入適量_____溶液，加熱。	黑色沉淀全部溶解，試管上部出現(xiàn)紅棕色氣體，底部有淡黃色固體生成。

（5）用儀器分析黑色沉淀的成分，數(shù)據(jù)如下：

150℃取樣	230℃取樣
銅元素3.2g，硫元0.96g。	銅元素1.28g，硫元0.64g。

230℃時(shí)黑色沉淀的成分是__________。

（6）為探究黑色沉淀消失的原因，取230℃時(shí)的黑色沉淀，加入濃H2SO4，加熱至250℃時(shí)，黑色沉淀溶解，有刺激性氣味的氣體生成，試管底部出現(xiàn)淡黃色固體，溶液變藍(lán)。用化學(xué)方程式解釋原因____。

（7）綜合上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，說(shuō)明Cu和濃H2SO4除發(fā)生主反應(yīng)外，還發(fā)生著其他副反應(yīng)，為了避免副反應(yīng)的發(fā)生，Cu和濃H2SO4反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案是______。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O NaOH溶液 實(shí)驗(yàn)i和ii對(duì)比，上層溶液顏色不同，說(shuō)明CuO與稀H2SO4反應(yīng)生成Cu2+，i中上層溶液無(wú)色，說(shuō)明不含Cu2+，因此黑色沉淀不含CuO。 溶液中Cu2+濃度過(guò)低，無(wú)法呈明顯的藍(lán)色 取實(shí)驗(yàn)i的上層清液，加入過(guò)量NaOH溶液，再加入一定量甘油，振蕩，未觀察到絳藍(lán)色 HNO3 CuS CuS+2H2SO4S↓+CuSO4+SO2↑+2H2O 將燒瓶中10mL15mol/L的濃H2SO4加熱至250℃以上，其后加入適量銅片

【解析】

（1）A中銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫、水；

（2）二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸�物，污染空氣�?/span>

（3）①CuO與稀H2SO4反應(yīng)生成Cu2+，溶液變藍(lán)；

②溶液中Cu2+濃度過(guò)低，無(wú)法呈明顯的藍(lán)色；檢驗(yàn)上層溶液是否含有Cu2+；

（4）試管上部出的現(xiàn)紅棕色氣體是NO2，底部淡黃色固體是S單質(zhì)；

（5）根據(jù)n(Cu):n(S)可計(jì)算化學(xué)式；

（6）取230℃時(shí)的黑色沉淀，加入濃H2SO4，加熱至250℃時(shí)，黑色沉淀溶解，有刺激性氣味的氣體生成說(shuō)明放出二氧化硫氣體，試管底部出現(xiàn)淡黃色固體S，溶液變藍(lán)說(shuō)明有CuSO4生成，根據(jù)得失電子守恒配平方程式；

（7）綜合上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知加熱至250℃時(shí)可避免銅與濃硫酸發(fā)生副反應(yīng)。

（1）A中銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫、水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

（2）二氧化硫污染空氣，所以裝置C中盛放NaOH溶液吸收二氧化硫，裝置圖為；

（3）①CuO與稀H2SO4反應(yīng)生成Cu2+，溶液變藍(lán)；實(shí)驗(yàn)i和ii對(duì)比，i中上層溶液無(wú)色，說(shuō)明不含Cu2+，因此黑色沉淀不含CuO。

②如果溶液中Cu2+濃度過(guò)低，也無(wú)法呈明顯的藍(lán)色，所以?xún)H通過(guò)顏色判斷不能得出黑色沉淀不含CuO的結(jié)論；根據(jù)資料信息：微量Cu2+與過(guò)量NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：Cu2++4OH＝[Cu(OH)4]2，[Cu(OH)4]2溶于甘油形成特征的絳藍(lán)色溶液。因此說(shuō)明黑色沉淀不含CuO的實(shí)驗(yàn)iii的操作和現(xiàn)象是取實(shí)驗(yàn)i的上層清液，加入過(guò)量NaOH溶液，再加入一定量甘油，振蕩，未觀察到絳藍(lán)色；

（4）黑色沉淀中加入適量硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，硝酸被還原為紅棕色氣體是NO2，氧化產(chǎn)物是S單質(zhì)；

（5）230℃取樣，銅元素1.28g，硫元0.64g，則n(Cu):n(S)=，所以230℃時(shí)黑色沉淀的成分是CuS；

（6）取230℃時(shí)的黑色沉淀，加入濃H2SO4，加熱至250℃時(shí)，黑色沉淀溶解，有刺激性氣味的氣體生成說(shuō)明放出二氧化硫氣體，試管底部出現(xiàn)淡黃色固體S，溶液變藍(lán)說(shuō)明有CuSO4生成，反應(yīng)方程式是CuS+2H2SO4S↓+CuSO4+SO2↑+2H2O；

（7）將燒瓶中10mL15mol/L的濃H2SO4加熱至250℃以上，其后加入適量銅片只發(fā)生Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。