Question

12．某同学在实验室做铜与浓硫酸反应的实验．
（1）写出反应的化学方程式2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
停止加热，将试管中的混合物冷却后倒入装有冷水的烧杯中，搅拌、静置，观察到烧杯底部有黑色物质．于是他对黑色物质进行了探究．
（2）该同学假设黑色物质是CuO．检验过程如下：
【查阅文献：检验微量Cu²⁺的方法是：向试液中滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐红沉淀，证明有Cu²⁺】该同学的实验操作：
①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，产生红褐色沉淀．
②将黑色物质放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，未见红褐色沉淀．
实验①的目的是做对比实验由该检验过程所得结论是黑色沉淀中不含CuO．
（3）再次假设，黑色物质是铜的硫化物．实验如下：

现象 1A试管中黑色沉淀逐渐溶解 2A试管内上方出现浅红棕色气体 3B试管中出现白色沉淀

①现象2说明黑色物质具有还原性．
②A试管上方产生浅红棕色气体的化学方程式是2NO+O₂=2NO₂．
③能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是B试管中出现白色沉淀．
（4）以上实验说明，黑色物质中存在铜的硫化物．进一步实验后证明黑色物质是CuS与Cu₂S的混合物．已知1molCu₂S与稀硝酸反应转移8mole^-，写出试管A中Cu₂S溶解的化学方程式3Cu₂S+20HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu（NO₃）₂+3SO₂↑+8NO↑+10H₂O．

Answer 1

分析 （1）铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）对比实验分析反应现象，判断黑色物质成分；
（3）①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；
②一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化碳气体，据此写出反应的化学方程式；
③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还需要确定黑色固体中含有铜离子；
（4）浓硫酸具有强氧化性，能够将硫化亚铜中硫氧化成硫酸铜、二氧化硫和水，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：2H₂SO₄（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，产生红褐色沉淀．
②将黑色物质放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，未见红褐色沉淀，说明黑色沉淀中不含CuO，实验①的目的是做对比实验观察反应现象，
故答案为：做对比实验；黑色沉淀中不含CuO；
（3）①A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；
②红棕色气体为二氧化氮，反应的化学方程式为：2NO+O₂═2NO₂，
故答案为：2NO+O₂═2NO₂；
③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：B试管中出现白色沉淀；
（4）浓硫酸具有强氧化性，硫化亚铜与浓硫酸反应，已知1molCu₂S与稀硝酸反应转移8mole^-，反应的化学方程式为：3Cu₂S+2OHNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu（NO₃）₂+3SO₂↑+8NO↑+10H₂O，
故答案为：3Cu₂S+20HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu（NO₃）₂+3SO₂↑+8NO↑+10H₂O．

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，知识点较大，理解题中信息是解题关键，如根据铜离子检验方法解答（4）④；试题培养了学生的分析、理解能力．