Question

【题目】某兴趣小组对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀（可能含有CuO、CuS、Cu2S，其中CuS和 Cu2S不溶于稀盐酸、稀硫酸）进行探究，实验步骤如下：

Ⅰ．将光亮铜丝插入浓硫酸，加热；

Ⅱ．待产生大量黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；

Ⅲ．冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。

回答下列问题：

（1）步骤Ⅱ产生气体的化学式为______________。

（2）向含微量 Cu2+试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，能产生红褐色沉淀．现将少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振荡以后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀，由此所得结论是______________。

（3）为证明黑色沉淀含有铜的硫化物，进行如下实验：

装置	现象	结论及解释
	①A试管中黑色沉淀逐渐溶解 ②A试管上方出现红棕色气体 ③B试管中出现白色沉淀	a．现象②说明黑色沉淀具有_________性。 b．试管B中产生白色沉淀的总反应的离子方程式为_______________________

（4）CuS固体能溶于热的浓硫酸，请用有关平衡移动原理加以解释：__________。

（5）为测定黑色沉淀中Cu2S 的百分含量，取0.2g 步骤Ⅰ所得黑色沉淀，在酸性溶液中用 40.0mL 0.075mol/L KMnO4溶液处理，发生反应如下：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

反应后煮沸溶液，赶尽SO2，过量的高锰酸钾溶液恰好与35.0mL 0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液反应完全，则混合物中Cu2S 的质量分数为____________________。

Answer 1

【答案】SO2 黑色沉淀中不含有CuO 还原性 NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+ CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），热的浓硫酸将S2﹣氧化，使S2﹣浓度减小，促进上述平衡向正向移动，使CuS溶解 40%

【解析】

（1）根据铜与浓硫酸反应生成二氧化硫气体进行解答；

（2）根据题中信息中检验铜离子的方法对②进行分析，然后得出正确结论；

（3）a、红棕色气体为二氧化氮，说明稀硝酸被还原生成一氧化氮，黑色固体具有还原性；

b、根据反应现象③可知黑色固体与稀硝酸反应生成了二氧化硫，证明黑色固体中含有硫元素；二氧化氮、二氧化硫的混合气体能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，据此写出反应的离子方程式；

（4）CuS在溶液中存在沉淀溶解平衡，根据平衡移动分析；

（5）依据滴定实验数据计算剩余高锰酸钾物质的量，得到和硫化亚铜、硫化铜反应的高锰酸钾物质的量，依据反应的离子方程式列式计算得到。

（1）Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应为Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+2SO2↑+2H2O，步骤Ⅱ产生的气体是SO2，故答案为SO2；

（2）向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2+，根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加 K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀可知，黑色固体中一定不含CuO，故答案为黑色沉淀中不含有CuO；

（3）a、A试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有一氧化氮生成，证明了黑色固体具有还原性，在反应中被氧化，故答案为还原性；

b、根据反应现象③B试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色固体中含有硫元素，发生反应的离子方程式为：NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+，故答案为NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+；

（4）CuS难溶于水，在水溶液中会有很少量的CuS溶解，溶液中存在沉淀溶解平衡，CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），热的浓硫酸将S2﹣氧化，使S2﹣浓度减小，促进上述平衡向正向移动，使CuS溶解；故答案为CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），热的浓硫酸将S2﹣氧化，使S2﹣浓度减小，促进上述平衡向正向移动，使CuS溶解；

（5）发生的反应为：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

MnO4﹣+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O

设Cu2S、CuS的物质的量分别为x、y，

与Cu2S、CuS反应后剩余KMnO4的物质的量：0.035L×0.1mol/L×=0.0007mol，

160x+96y=0.2

=0.04×0.075﹣0.0007

解得x=0.0005mol，

Cu2S的质量分数：×100%=40%。