题目内容
【题目】某化学实验小组将装有铜与浓硫酸烧瓶加热一段时间后，取出烧瓶中固体，探究其成分。查资料可知，浓硫酸与铜反应可能生成CuS或Cu2S，它们都难溶于水，能溶于稀硝酸。实验如下：
（i）用蒸馏水洗涤固体，得到蓝色溶液，固体呈黑色。
（ii）取少量黑色固体于试管中，加入适量稀硝酸，黑色固体逐渐溶解，溶液变为蓝色，产生无色气泡。取少量上层清液于试管，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀。
①根据实验（i）得到蓝色溶液可知，固体中含____________（填化学式）
②根据实验（ii）的现象_______（填“能”或“不能”）确定黑色固体是CuS还是Cu2S，理由是__________________________________________________________________________。
写出Cu2S与稀硝酸反应的化学方程式____________________________________________
③为了进一步探究黑色固体的成分，将实验（i）中黑色固体洗涤、烘干，再称取48.0g黑色固体进行如下实验，通入足量O2，使硬质玻璃管中黑色固体充分反应，观察到F瓶中品红溶液褪色。
实验序号 | 反应前黑色固体质量/g | 充分反应后黑色固体质量/g |
I | 48.0 | 48.0 |
Ⅱ | 48.0 | 44.0 |
Ⅲ | 48.0 | 40.0 |
根据上表实验数据推测：实验I中黑色固体的化学式为_____________________________；实验Ⅱ中黑色固体的成分及质量为_______________________________________________。
【答案】CuSO4 不能 CuS、Cu2S与硝酸反应的产物相同 3Cu2S+16HNO3+=3CuSO4+10NO↑+3Cu(NO3)2+8H2O Cu2S Cu2S 24.0g、CuS 24.0g
【解析】
稀硝酸具有强氧化性，能把S从-2价氧化为-6价，把Cu从-1价氧化为+2价，本身会被还原为NO这一无色气体，由此可以写出CuS和Cu2S与稀硝酸的反应方程式。在题③中，因为涉及到质量的变化，所以需要考虑反应前后，固体物质的相对分子质量的变化情况，经过分析，1份Cu2S生成2份CuO（Cu原子守恒），其相对分子质量没有发生变化，而1份CuS生成1份CuO（Cu原子守恒），相对分子质量减小了16，利用差量法可以推断出混合物中成分及相应的质量。
①用蒸馏水洗涤固体，得到蓝色溶液，则固体中一定含有CuSO4；
②CuS、Cu2S和稀硝酸反应的方程式分别为：
；
，两个反应都有蓝色溶液和无色气泡生成，且加入BaCl2溶液后都有白色沉淀生成，所以无法判断黑色固体的成分；
③F瓶中品红溶液褪色，说明有SO2生成；根据铜原子个数守恒，有
Cu2S-2CuO Δm=64×2+32-64×2-16×2=0，CuS-CuO Δm=64+32-64-16=16；
实验I中，反应前后固体质量不变，则说明黑色固体中只有Cu2S；
实验II中，固体质量变化量为4.0g，则可以推断出该质量变化由CuS引起，有
CuS-CuO Δm=16
96 16
m(CuS) 4.0g
m(CuS)=
=24.0g
m(Cu2S)=48.0g-24.0g=24.0g
则该黑色固体成为24.0g的Cu2S和24.0g的CuS。
