Question

【题目】某研究性学习小组对Cu与H2SO4反应的产物种类和性质进行探究． Ⅰ．产物种类探究
在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，经查阅文献获得下列资料．
资料1：X射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为中的一种或两种．
资料2：

硫酸/molL﹣1	黑色物质出现的温度/°C	黑色物质消失的温度/°C
15	约150	约236
16	约140	约250
18	约120	不消失

（1）由上述资料2可得出的正确结论是（选填下列字母编号） a．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个
b．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质
c．该反应发生的条件之一是硫酸浓度＞15molL﹣1
d．硫酸浓度越大，黑色物质出现越快，越难消失
（2）Cu与足量16molL﹣1浓硫酸反应时，在80°C以后，随着温度的逐渐升高，反应中硫酸铜的生成逐渐增加，而CuS却逐渐减少，到达250°C左右时，CuS在反应中完全消失的澄清溶液，CuS消失的化学方程式为 ．
（3）Ⅱ．产物性质探究 Cu与浓H2SO4反应生成的CuSO4具有某些特定性质，一定浓度CuSO4溶液与NaHCO3溶液反应后生成蓝绿色颗粒状沉淀，沉淀可能是CuCO3 ， Cu（OH）2 ， 或者CuCO3与Cu（OH）2的混合物．
1）若沉淀是Cu（OH）2 ， 生成沉淀的离子方程式是 ．
2）为了进一步探究沉淀的成分，设计的实验装置如图：
实验操作步骤为
a．取沉淀样品100克于B中，检查装置的气密性
b．打开K1 ， K3 ， 关闭K2 ， K4 ， 通入足量空气
c．关闭K1 ， K3 ， 打开K2 ， K4 ， 充分反应
d．反应结束后，关闭K2 ， 打开K1 ， 再通入足量空气
e．测得装置D的质量增加了22g
①步骤b的作用是
②若沉淀样品为CuCO3和Cu（OH）2的混合物，则Cu（OH）2的质量分数为 ， 若不进行步骤d，则会使测得Cu（OH）2的质量分数为（填“偏高”“无影响”“偏低”）

Answer 1

【答案】
（1）abd
（2）CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O
（3）Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑；排尽装置中空气中的CO2使测定结果准确；38%；偏低
【解析】解：Ⅰ、（1）依据图表数据分析可知，浓度不同时出现黑色物质的时间随浓度增大减小，浓度为18mol/L时生成的黑色物质不能消失；a．分析过程可知．发生的反应过程中生成二氧化硫和硫酸铜的反应过程中有奇谈反应发生生成黑色物质，铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个，故A符合； b．图表数据分析可知硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质，故B符合；c．浓硫酸和铜的反应浓度小于15mol/L也可能出现黑色物质，出现的时间长，该反应发生的条件不一定是硫酸浓度≥15molL﹣1 ， 故C不符合；d．图表数据中，18mol/L的浓硫酸，出现褐色物质的时间短，黑色物质难以消失，所以硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失，故d符合；所以答案是：abd；（2）CuS消失是和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O，所以答案是：CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O；（3）Ⅱ、（1）沉淀为氢氧化铜的判断依据是碳酸氢钠和硫酸铜在水溶液中发生双水解生成，反应的离子方程式为Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑，所以答案是：Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑；（2）①空气中含有二氧化碳，空气通过氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空气，打开K1、K3 ， 关闭K2、K4 ， 排除装置中的含二氧化碳气体的空气，避免测定误差的产生；所以答案是：排尽装置中空气中的CO2使测定结果准确；②若沉淀样品的质量为100g，若沉淀样品为CuCO3和Cu（OH）2的混合物，依据生成的二氧化碳物质的量计算减少碳酸铜质量，根据样品质量计算得到氢氧化铜的质量分数= ×100%=38%，若不进行步骤C，生成的二氧化碳气体中含有水蒸气，被装置D吸收后称量得到二氧化碳质量增大，计算得到碳酸铜质量增大，氢氧化铜的质量减小，则会使测得结果质量分数偏低，
所以答案是：38%；偏低．