题目内容

5．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．将光亮铜丝插人浓硫酸，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SO2．
（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，由此所得结论是黑色沉淀中不含有CuO．
（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说明褐色沉淀具有
还原性．
b．试管B中产生白色沉淀的总反应的离子方程式为
NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+
（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：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）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40%．

分析 （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．

解答 解：（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）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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；
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Cu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×$\frac{1}{5}$=0.0007mol，
160x+96y=0.2
$\frac{8x}{5}$+$\frac{6y}{5}$=0.04×0.075-0.0007
解得x=0.0005mol，
Cu2S的质量分数：$\frac{0.0005mol×160g/mol}{0.2g}$×100%=40%，
故答案为：40%．

点评 本题考查了浓硫酸的化学性质、性质实验方案的设计，题目难度中等，试题涉及的题量稍大，知识点较多，理解题中信息是解题关键，试题培养了学生的分析、理解能力．

练习册系列答案
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③在实验室利用B和D制备乙酸乙酯的实验中，若用1mol B和1mol D充分反应，不能（能/不能）生成1mol 乙酸乙酯，原因是该反应为可逆反应，有一定的限度，不可能完全转化．
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请回答下列问题：
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①写出A极发生的电极反应式CO-2e-+CO32-=2CO2；
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与D极 （填：“C”或“D”）相连；
③当消耗1.12L（标况下）CO时，粗铜电极理论上减少铜的质量不超过3.2克．
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①电解过程中，OH-向阳（填“阴”或“阳”）极移动，阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；
②若阳极有28gFe溶解，则阴极析出的气体在标准状况下的体积为33.6L．
7．草酸亚铁晶体（FeC2O4•2H2O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，也常用作分析试剂及显影剂等，其制备流程如下：
 
（1）配制硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液时，需加少量硫酸，目的是抑制Fe2+水解．
（2）加热到沸腾时发生反应的化学方程式为（NH4）2Fe（SO4）2+H2C2O4+2H2O=FeC2O4•2H2O↓+H2SO4+（NH4）2SO4．
（3）向盛有草酸亚铁品体的试管中滴入硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，溶液变为棕黄色，同时有气体生成．已知反应中MnO4-转化为无色的Mn2+，则该过程中被氧化的元素是碳和铁．若反应中消耗l mol FeC2O4•2H2O，则参加反应的n（KMnO4）=0.6．
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②精确研究表明，B→C实际上是分两步进行的，每一步只释放一种气体，第二步释放的气体相对分子质量较第一步大，则第一步释放的气体的化学式是CO；释放第二种气体时的化学方程式为FeCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO2↑．

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