Question

【題目】某校化學(xué)小組同學(xué)研究 Cu與H2SO4 溶液反應(yīng)，小偉同學(xué)實(shí)驗記錄如下：

實(shí)驗編號	實(shí)驗操作	實(shí)驗現(xiàn)象
Ⅰ	取螺旋狀銅絲在酒精燈上燒至紅熱，迅速伸入裝有 10 mL 3 mol/L H2SO4溶液的試管中	產(chǎn)生大量白霧；溶液顏色變?yōu)闇\藍(lán)色；試管中出現(xiàn)紅色渾濁
Ⅱ	步驟一：取螺旋狀銅絲在酒精燈上燒至紅熱， 迅速伸入裝有10 mL蒸餾水的試管中； 步驟二：冷卻后加入5 mL 3 mol/L H2SO4	步驟一：產(chǎn)生少量白霧；試管中出現(xiàn)黑色渾濁，略帶紅色 步驟二：渾濁全部為紅色；溶液略顯藍(lán)色

(1)實(shí)驗一：探究白霧的成分

①波波同學(xué)收集實(shí)驗Ⅰ中白霧，加入品紅溶液，溶液褪色，得出結(jié)論：白霧成分包含 SO2�？赡苁且驗榫植繙囟冗^高產(chǎn)生，寫出有關(guān)化學(xué)方程式 ________。

②艷艷同學(xué)認(rèn)為不妥，補(bǔ)充實(shí)驗Ⅲ：

實(shí)驗編號	實(shí)驗操作	實(shí)驗現(xiàn)象
Ⅲ	步驟一：取品紅溶液，加 3 mol/L H2SO4溶液，加熱； 步驟二：收集實(shí)驗Ⅰ中白霧，加入品紅溶液，加熱	步驟一：溶液褪色，加熱無顏色變化； 步驟二：溶液褪色，加熱無顏色變化

根據(jù)實(shí)驗Ⅲ，可推斷白霧成分是______，而并非SO2。

(2)實(shí)驗二：探究紅色固體的成分。經(jīng)過分析，實(shí)驗Ⅰ和實(shí)驗Ⅱ中的紅色渾濁成分相同。

（資料）Cu2O能溶在濃氨水中形成無色Cu(NH3)2+，很容易被氧氣氧化為藍(lán)色Cu(NH3)22+；Cu2O能與一定濃度的酸溶液發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。

①寫出Cu2O溶在濃氨水中的離子方程式 _______。

②對于紅色渾濁的成分，谷哥設(shè)計實(shí)驗并實(shí)施，證實(shí)了紅色固體中只有Cu2O。他的實(shí)驗是：將實(shí)驗Ⅰ試管中固體過濾洗滌，得紅色固體，__________。

③結(jié)合實(shí)驗Ⅰ和Ⅱ，吉吉同學(xué)確定銅絲燒至紅熱時生成了______。

(3)實(shí)驗三：探究紅色固體不溶的原因。經(jīng)過檢驗，實(shí)驗Ⅰ和實(shí)驗Ⅱ反應(yīng)后的溶液均顯酸性，對于體系中有Cu2O固體的原因：

龍校假設(shè)：在實(shí)驗條件下，隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸無法反應(yīng)。

喬博假設(shè)：在實(shí)驗條件下，隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應(yīng)速率變小。

鄒鄒同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗：

實(shí)驗編號	實(shí)驗操作	實(shí)驗現(xiàn)象
Ⅳ	取Cu2O固體少量，加入到裝有 10 mL3 mol/L H2SO4 溶液的試管中	溶液迅速變?yōu)樗{(lán)色；試管中出現(xiàn)少量亮紅色固體
Ⅴ	取Cu2O固體少量，加入到裝有 10 mL 3 mol/L H2SO4 和少量CuSO4 (淺藍(lán)色)的試管中	現(xiàn)象同Ⅳ
Ⅵ	重復(fù)實(shí)驗Ⅰ，振蕩試管，分為兩等份。第一份立刻加入濃硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L；第二份靜置 4 h之后，過濾，向固體中加入濃硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L	第一份加酸后紅色固體明顯減少，溶液藍(lán)色加深；第二份靜置時，固體減少，溶液緩慢變?yōu)樗{(lán)色，固體加酸后無明顯現(xiàn)象。

①實(shí)驗Ⅴ的目的是 ______。

②通過以上實(shí)驗，臧臧同學(xué)得出的結(jié)論是______。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4 Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O 加入到足量濃氨水中，固體全部溶解得無色溶液，很快變成藍(lán)色溶液 CuO和Cu2O 證明Cu2+對Cu2O與酸的反應(yīng)沒有干擾 隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應(yīng)速率變小。

【解析】

(1)①Cu與濃硫酸共熱，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生CuSO4、SO2、H2O；

②根據(jù)III對比實(shí)驗可知白霧成分是H2SO4；

(2)①Cu2O與氨水中的NH3·H2O反應(yīng)產(chǎn)生Cu(NH3)2+，結(jié)合物質(zhì)的溶解性及存在形式書寫反應(yīng)的離子方程式；

②根據(jù)【資料】中提供信息解答；

③Cu加熱后產(chǎn)生黑色固體是CuO，紅色固體是Cu2O；

(3)①對比IV、V的不同分析判斷；

②探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

(1)①Cu與濃硫酸共熱，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生CuSO4、SO2、H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；

②品紅溶液中加入稀硫酸與實(shí)驗I的白霧中加入品紅溶液，操作相同，實(shí)驗現(xiàn)象相同，證明實(shí)驗I中白霧成分是H2SO4；

(2)①Cu2O與濃氨水中的NH3·H2O反應(yīng)產(chǎn)生Cu(NH3)2+，根據(jù)電荷守恒、原子守恒，可得該反應(yīng)的離子方程式為：Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O；

②證明固體中只有Cu2O，可利用Cu2O能溶在濃氨水中形成無色Cu(NH3)2+，且很容易被氧氣氧化為藍(lán)色Cu(NH3)22+；若在酸性環(huán)境中，而Cu2O能與一定濃度的酸溶液發(fā)生反應(yīng)：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。所以檢驗固體中只有Cu2O的方法是：將固體加入到足量濃氨水中，固體全部溶解得無色溶液，很快變成藍(lán)色溶液；

③根據(jù)實(shí)驗一、二現(xiàn)象，及上述結(jié)論可知銅絲燒至紅熱時生成了CuO和Cu2O；

(3)①IV只加入了H2SO4溶液，而實(shí)驗V除了加入等體積、等濃度的硫酸外，還加入了一定量的CuSO4溶液，進(jìn)行對比，結(jié)果IV、V的實(shí)驗現(xiàn)象相同，說明Cu2+對Cu2O與酸的反應(yīng)沒有干擾；

②第一份加酸后紅色固體明顯減少，溶液藍(lán)色加深；第二份靜置4 h時，固體減少，溶液緩慢變?yōu)樗{(lán)色，固體加酸后無明顯現(xiàn)象，說明隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應(yīng)速率變小。