题目内容

1．某实验小组同学探究了铜与浓硫酸的反应，实验装置如图（1）所示．（夹持装置与A中加热装置已略，装置气密性已检验）

实验操作和现象：
实验序号操作现象
实验一关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热A中：
（I）加热初期，Cu片表面变黑，溶液近乎无色
（II）继续加热，铜片表面产生气泡，形成黑色浊液，三口瓶底部有灰黑色固体沉积
（III）继续加热，有大量白雾生成，浊液变澄清，三口瓶底部有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色），Cu片消失B中有气泡冒出，溶液褪色
实验二停止加热，冷却，将三口瓶中的上清液倒入盛有水的烧杯中三口瓶中留有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色）
烧杯中溶液温度升高，溶液只略带蓝色
（1）B溶液褪色，表明实验中产生的气体具有漂白性．
（2）三口瓶中的白色固体是CuSO4，验证你这一猜想的实验方案是取少量白色固体溶于水，溶液呈蓝色，说明固体中含有铜离子，向溶液中滴加氯化钡溶液并加入稀盐酸，出现白色沉淀，说明固体中含有硫酸根离子．
（3）A中产生该白色固体的化学方程式是2H2SO4（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（4）结束实验，拆除装置之前，为避免装置中的气体污染环境，应当采取的操作是向A中大量鼓入氮气或空气．
（5）A中产生的大量白雾，甲同学认为是硫酸沸腾后硫酸蒸气与水形成的酸雾．在不改变实验装置的情况下，甲同学设计实验初步证实其想法可能是正确的．甲同学的方案是将品红溶液换为盐酸酸化的氯化钡溶液，实验前先通入一段时间氮气，然后再加入装置A完成实验，若氯化钡溶液中出现白色沉淀，则甲的想法可能是正确的．
（6）有人认为实验过程中A中的黑色固体是CuO，乙同学认为不正确，其理由是CuO+H2SO4=CuSO4+H2O（用化学方程式表示）．
（7）为研究A中黑色固体的成分，丙同学猜想其可能含有硫化铜或硫化亚铜．
查阅资料：硫化铜和硫化亚铜常温下均不溶于稀硫酸；在氧气气流中煅烧，均转化为氧化铜和二氧化硫．
丙同学收集到足够的黑色固体后，完成下列实验：

①黑色固体的成分及物质的量是CuS0.001mol、Cu2S0.005mol
②若A中黑色固体与浓硫酸反应能得到澄清的溶液，请写出该反应的化学方程式：5Cu2S+CuS+34H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$11CuSO4+29SO2↑+34H2O．

分析 实验一、（I）加热初期，Cu片表面变黑，溶液近乎无色，此时铜被氧化生成氧化铜，为黑色固体；
（II）继续加热，铜片表面产生气泡，形成黑色浊液，三口瓶底部有灰黑色固体沉积，铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，黑色固体为氧化铜、硫化铜或硫化亚铜；
（III）继续加热，有大量白雾生成，浊液变澄清，三口瓶底部有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色），说明生成硫酸铜，Cu片消失B中有气泡冒出，溶液褪色，说明生成二氧化硫，且有其它气体，可能为硫化氢；
实验二、三口瓶中留有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色），烧杯中溶液温度升高，溶液只略带蓝色，说明生成硫酸铜．
（1）使品红褪色，说明具有漂白性；
（2）三口瓶中的白色固体是CuSO4，如检验是否硫酸铜，可分别检验阳离子和阴离子；
（3）在加热条件下铜与浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（4）向A中大量鼓入氮气或空气可使二氧化硫被完全吸收；
（5）形成酸雾的原因可能是生成二氧化硫所致，也可能为硫酸沸腾后硫酸蒸气与水形成的酸雾，硫酸与氯化钡反应，但二氧化硫雨氯化钡溶液不反应；
（6）如果黑色固体是CuO，与硫酸发生反应而溶解，发生CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，如为硫化铜和硫化亚铜，常温下均不溶于稀硫酸；
（7）①黑色固体加入稀硫酸后过滤，滤液加入氢氧化钠溶液未见生成沉淀，说明没有反应，0.896g固体可能为CuS或Cu2S或二者的混合物，在氧气中灼烧恒重，质量为0.880g，设含有xmolCuS，ymolCu2S，列方程计算；
②若A中黑色固体与浓硫酸反应能得到澄清的溶液，方程式为5Cu2S+CuS+34H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$11CuSO4+29SO2↑+34H2O．

解答 解：实验一、（I）加热初期，Cu片表面变黑，溶液近乎无色，此时铜被氧化生成氧化铜，为黑色固体；
（II）继续加热，铜片表面产生气泡，形成黑色浊液，三口瓶底部有灰黑色固体沉积，铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，黑色固体为氧化铜、硫化铜或硫化亚铜；
（III）继续加热，有大量白雾生成，浊液变澄清，三口瓶底部有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色），说明生成硫酸铜，Cu片消失B中有气泡冒出，溶液褪色，说明生成二氧化硫，且有其它气体，可能为硫化氢；
实验二、三口瓶中留有大量白色固体（因含有极少量黑色固体而显灰白色），烧杯中溶液温度升高，溶液只略带蓝色，说明生成硫酸铜．
（1）B为品红溶液，溶液褪色，说明生成气体具有漂白性，故答案为：漂白；
（2）三口瓶中的白色固体是CuSO4，如检验是否硫酸铜，可分别检验阳离子和阴离子，方法是取少量白色固体溶于水，溶液呈蓝色，说明固体中含有铜离子，向溶液中滴加氯化钡溶液并加入稀盐酸，出现白色沉淀，说明固体中含有硫酸根离子，
故答案为：CuSO4；取少量白色固体溶于水，溶液呈蓝色，说明固体中含有铜离子，向溶液中滴加氯化钡溶液并加入稀盐酸，出现白色沉淀，说明固体中含有硫酸根离子；
（3）在加热条件下铜与浓硫酸发生氧化还原反应，方程式为2H2SO4（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，
故答案为：2H2SO4（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O；
（4）拆除装置前，不需打开胶塞，就可使装置中残留气体完全被吸收，应当采取的操作是向A中大量鼓入氮气或空气，
故答案为：向A中大量鼓入氮气或空气；
（5）形成酸雾的原因可能是生成二氧化硫所致，也可能为硫酸沸腾后硫酸蒸气与水形成的酸雾，如检验是否是硫酸，可将品红溶液换为盐酸酸化的氯化钡溶液，实验前先通入一段时间氮气，然后再加入装置A完成实验，若氯化钡溶液中出现白色沉淀，则甲的想法可能是正确的，
故答案为：将品红溶液换为盐酸酸化的氯化钡溶液，实验前先通入一段时间氮气，然后再加入装置A完成实验，若氯化钡溶液中出现白色沉淀，则甲的想法可能是正确的；
（6）如果黑色固体是CuO，与硫酸发生反应而溶解，发生CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，如为硫化铜和硫化亚铜，常温下均不溶于稀硫酸，
故答案为：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；
（7）①黑色固体加入稀硫酸后过滤，滤液加入氢氧化钠溶液未见生成沉淀，说明没有反应，0.896g固体可能为CuS或Cu2S或二者的混合物，在氧气中灼烧恒重，质量为0.880g，设含有xmolCuS，ymolCu2S，则$\left\{\begin{array}{l}{96x+160y=0.896}\\{80x+160y=0.880}\end{array}\right.$，x=0.001mol，y=0.005mol，
故答案为：CuS0.001mol、Cu2S0.005mol；
②若A中黑色固体与浓硫酸反应能得到澄清的溶液，方程式为5Cu2S+CuS+34H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$11CuSO4+29SO2↑+34H2O，
故答案为：5Cu2S+CuS+34H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$11CuSO4+29SO2↑+34H2O．

点评 本题是以研究探究铜与浓硫酸反应产物的组成及性质为载体考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力，涉及离子方程式的书写，氧化剂的选择、物质的检验等，培养了学生灵活运用知识的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性，因而得到了广泛的应用．以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线：

已知以下信息：
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（2）甲是一种二元弱碱，则甲与过量硫酸反应的产物为N2H6SO4（写化学式）．
（3）甲和丙反应的产物中含有乙和一种气态单质，写出其化学方程式N2H4+4CuO=2Cu2O+N2↑+2H2O．
（4）向乙的固体中加入过量硫酸酸化的硫酸铁溶液，乙固体完全溶解，得到透明溶液．写出其离子方程式Cu2O+2Fe3++2H+=2Cu2++2Fe2++H2O．
10．已知下列热化学方程式
C2H5OH（l）+2O2（g）═2CO（g）+3H2O（g）△H1
C2H5OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H2
C2H5OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（l）△H3
C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H4
2C（s）+2H2O（g）═2CO（g）+2H2（g）△H5
其反应热大小关系正确的是（　　）
A．△H3＜△H2＜△H1＜△H4＜△H5B．△H1＜△H2＜△H3＜△H5＜△H4
C．△H4＜△H5＜△H1＜△H2＜△H3D．△H4＜△H5＜△H3＜△H2＜△H1
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请回答下列问题：
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（3）滤液B中加入过量烧碱发生的主要反应用离子方程式表示：Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O．
（4）流程乙加入过量烧碱发生反应的化学方程式：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O．
（5）沉淀F的成分是（填化学式）Al（OH）3．
（6）滤液E、K中溶质的主要成分是NaHCO3（填化学式）

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