Question

【题目】为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验．

实验I：反应产物的定性探究，按如图装置（固定装置已略去）进行实验

(1)A装置的试管中发生反应的化学方程式是_____________________；F装置的烧杯中发生反应的离子方程式是__________________________；B装置中的现象是_________。

(2)实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是______________ 。

(3)实验结束时，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是_________________。

(4)实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子，需将溶液稀释，操作方法是________________________________。

实验Ⅱ：反应产物的定量探究

(5)在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，且黑色物质为Cu2S。产生Cu2S的反应为aCu+bH2SO4 cCu2S+dCuSO4+e H2O，则a：b=______________。

(6)为测定硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取该溶液25.00mL加入足量KI溶液中振荡，生成的I2恰好与20.00mL 0.30molL﹣1的Na2S2O3溶液反应，若反应消耗铜的质量为6.4g，则硫酸铜的产率为_________________。（已知2Cu2++4I﹣=2CuI+I2， 2S2O32﹣+I2=S4O62﹣+2I﹣） 【注：硫酸铜的产率指的是硫酸铜的实际产量与理论产量的比值】

Answer 1

【答案】 Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O SO2+2OH﹣=SO32﹣+H2O 白色粉末变蓝色 D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液褪色 拉起铜丝，关闭K1 ， K2 将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，观察是否有蓝色出现 5：4 60%

【解析】
（1）A装置的试管中铜和浓硫酸发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O；二氧化硫属于酸性氧化物，和NaOH反应生成亚硫酸钠和水，离子反应方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O；水具有挥发性，升高温度促进其挥发，所以生成的气体中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以B装置中的现象是：白色粉末变蓝色；
（2）证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，利用元素化合价变化生成的产物分析判断，若生成氢气，D装置会黑色变化为红色，若生成二氧化硫E装置中品红会褪色，所以证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的实验现象是，D装置中氧化铜黑色不变化，说明无氢气生成，E装置中品红试液褪色说明生成了二氧化硫气体；
（3）实验结束时，拉起铜丝，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是关闭K1，K2，防止CE中的溶液倒吸，炸裂玻璃管；
（4）验证生成的溶液中含有铜离子，需要把试管中的液体倒入水中溶解，观察是否出现蓝色溶液，将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，出现蓝色溶液证明含有铜离子；

（5）aCu+bH2SO4cCu2S+dCuSO4+eH2O中Cu元素化合价由0价变为+1价、+2价、S元素化合价由+6价变为-2价，转移电子数为6，根据转移电子守恒及原子守恒配平方程式为5Cu+4H2SO4Cu2S+3CuSO4+4H2O，所以a︰b=5︰4；
（6）根据2Cu2++4I-=2CuI+I2、2S2O32-+I2=S4O62-+2I-得2Cu2+～I2～2S2O32-，
设制得的溶液中硫酸铜的物质的量浓度为xmol/L，
2Cu2+～I2～2S2O32-，
2mol2mol
0.025xmol （0.3×0.02）mol
2molL︰2mol=0.025xmol︰（0.3×0.02）mol
x==0.24，
则250mL溶液中n（Cu2+）=0.24mol/L×0.25L=0.06mol，参加反应的n（Cu）==0.1mol，
则硫酸铜的产率=×100%=60%。