题目内容

3.某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应,对教材中的装置进行简单改进,在大试管a中加了一根长玻璃导管(如图,图中夹持仪器和加热仪器没有画出).
根据题意完成下列填空:
(1)试管c是尾气吸收装置,则其中的试剂是NaOH溶液
(2)应结束后在试管c的末端抽气,目的是使生成的二氧化硫完全被吸收
(3)实验中发现:在铜片表面有黑色固体生成,未见其他颜色.为了研究黑色固体的成分,他们进行了以下探究:
①甲同学猜想:黑色固体是未及溶解于酸的纯净的CuO.其猜想可用化学方程式表示为:
Cu+H2SO4(浓)$\stackrel{△}{→}$CuO+SO2↑+H2O 
②乙同学认为黑色固体除CuO外还可能含有Cu2S和CuS.其理由可能是ac
a.Cu2S、CuS都是黑色的
b.Cu与浓H2SO4在加热条件下反应还可能放出O2
c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,Cu化合价上升与S化合价下降有多种可能
(4)丙同学认可乙的观点,并计划通过实验测定黑色固体的成分.查资料后得知CuO、Cu2S和CuS高温灼烧后的最终残留物均为红色的Cu2O.他收集了部分铜片上的黑色固体,经洗涤、干燥、(填操作名称)称量后,得到固体质量为 0.483g;然后高温灼烧、冷却、称量,得到固体质量为0.420g.
(5)丙同学确定黑色固体除CuO外肯定还含有CuS.

分析 (1)二氧化硫是污染性气体,是酸性氧化物可以被氢氧化钠溶液吸收;
(2)末端抽气使污染性气体二氧化硫全部被氢氧化钠溶液吸收;
(3)①依据猜想黑色固体为氧化铜,则铜和浓硫酸反应生成氧化铜、二氧化硫和水,依据原子守恒电子守恒配平写出;
②黑色固体除CuO外还可能含有黑色的固体Cu2S和CuS,依据氧化还原反应元素化合价升降分析判断产物;
(4)固体从溶液中分离出来洗涤后需要洗涤、干燥称重;
(5)利用极值法依据实验过程中物质质量计算分析判断.

解答 解:(1)试管c是尾气吸收装置,二氧化硫是污染性气体,是酸性氧化物,需要用氢氧化钠溶液吸收,
故答案为:NaOH溶液;
(2)装置中会有剩余的二氧化硫气体,不能排放到大气中,反应结束后在试管c的末端抽气是为了生成的二氧化硫全部被吸收,
故答案为:使生成的二氧化硫完全被吸收;
(3)①甲同学猜想:黑色固体是未及溶解于酸的纯净的CuO.化学方程式表示为Cu+H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+SO2↑+H2O,
故答案为:CuO+SO2↑+H2O;
②乙同学认为黑色固体除CuO外还可能含有Cu2S和CuS,
a.Cu2S、CuS都是黑色的可能含有,故a正确;
b.Cu与浓H2SO4在加热条件下,铜做还原剂,浓硫酸做氧化剂,氧元素在硫酸中,所以反应不可能放出O2,故b错误;
c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,Cu化合价上升到+1价或+2价与S化合价下降从+6价变化为+4价,-2价等有多种可能,故c正确;
故答案为:ac;
(4)固体净化是洗涤后、干燥、称重,操作需要称量至恒重,目的是减小误差,故答案为:洗涤;干燥;
(5)假设0.483g都是CuO,经高温灼烧后得到Cu2O 质量是0.4347,而现在只有0.420g,所以得出一定含有高温灼烧后质量小于0.420g的物质,
假设0.483g都是Cu2S,高温灼烧后,得到Cu2O质量0.4347g>0.420g,
假设0.483g都是CuS,高温灼烧后,得到Cu2O质量0.36225g<0.420g,
所以黑色固体除氧化铜外还一定含有CuS,
故答案为:CuS.

点评 本题考查了浓硫酸性质的应用,题目难度中等,涉及铜与浓硫酸的反应及产物性质的探究、二氧化硫的性质及分析应用,试题侧重考查学生的分析、理解能力.

练习册系列答案
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6.某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质.
已知:2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O
任务1:利用如图1所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去).
(1)E装置中制取NO2反应的离子方程式是Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O,
(2)A装置中化学反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O,X物质为碱石灰.
(3)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是C装置中混合气体颜色变浅.
(4)实验过程中,未能观察到C装置中的预期现象.该小组同学从反应原理的角度分析了原因,认为可能是:
①NH3还原性较弱,不能将NO2还原;②在此条件下,NO2的转化率极低;③在此条件下,该反应的化学反应速率极慢.
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气吸收装置.
任务2:探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应.
(6)实验前,该小组同学提出三种假设.
假设1:二者不反应;
假设2:NO2能被Na2O2氧化;
假设3:NO2能被Na2O2还原.
(7)为了验证假设2,该小组同学选用任务1中的B、D、E装置,将B中的药品更换为Na2O2,另选F装置(如图2所示),重新组装,进行实验.
①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)EDBDF或EDBF.
②实验过程中,B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色.经检验,该白色物质为纯净物,且其他物质生成.推测B装置中反应的化学方程式为2NO2+Na2O2═2NaNO3.

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