题目内容

16．为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验．
实验I：反应产物的定性探究
[按如图装置（固定装置已略去）进行实验]

（1）F装置的烧杯中发生反应的离子方程式是SO2+2OH-=SO32-+H2O；B装置中的现象是白色粉末变蓝色．
（2）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液褪色
（3）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，观察是否有蓝色出现
实验Ⅱ：反应产物的定量探究
（4）为测定硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取该溶液25.00mL加入足量 KI溶液中振荡，以淀粉溶液为指示剂，用0.36mol•L-1的Na2S2O3溶液滴定生成的I2，3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液25.00mL．若反应消耗铜的质量为6.4g，则硫酸铜的产率为90%． （已知2Cu2++4I-=2CuI+I2，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-）
（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，且黑色物质为Cu2S．产生Cu2S的反应为aCu+bH2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$cCu2S+dCuSO4+eH2O，则a：b=5：4．

分析 加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，水具有挥发性，温度越高挥发性越强，所以生成的二氧化硫中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜变蓝色；浓硫酸具有吸水性，能干燥二氧化硫气体；氢气具有还原性，能将黑色的氧化铜粉末还原为红色Cu；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，可以用碱性溶液吸收，
（1）二氧化硫和NaOH反应生成亚硫酸钠和水；无水硫酸铜检验水蒸气；
（2）实验过程中，要证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，只要证明生成的气体中含有二氧化硫不含氢气即可；
（3）铜离子在水溶液中呈蓝色，根据溶液颜色判断是否含有铜离子；
（4）根据2Cu2++4I-=2CuI+I2、S2O32-+I2=S4O62-+2I-得2Cu2+～I2～S2O32-，根据铜离子和硫代硫酸根离子之间的关系式计算；
（5）根据转移电子及原子守恒配平方程式，从而确定a、b关系．

解答 解：加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，水具有挥发性，温度越高挥发性越强，所以生成的二氧化硫中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜变蓝色；浓硫酸具有吸水性，能干燥二氧化硫气体；氢气具有还原性，能将黑色的氧化铜粉末还原为红色Cu；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，可以用碱性溶液吸收，
（1）二氧化硫属于酸性氧化物，和NaOH反应生成亚硫酸钠和水，离子反应方程式为  SO2+2OH-=SO32-+H2O；水具有挥发性，升高温度促进其挥发，所以生成的气体中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以B装置中的现象是：白色粉末变蓝色，
故答案为：SO2+2OH-=SO32-+H2O；白色粉末变蓝色；
（2）证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，利用元素化合价变化生成的产物分析判断，若生成氢气，D装置会黑色变化为红色，若生成二氧化硫E装置中品红会褪色，所以证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的实验现象是，D装置中氧化铜黑色不变化，说明无氢气生成，E装置中品红试液褪色说明生成了二氧化硫气体，
故答案为：D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液褪色；
（3）验证生成的溶液中含有铜离子，需要把试管中的液体倒入水中溶解，观察是否出现蓝色溶液，将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，出现蓝色溶液证明含有铜离子，
故答案为：将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，观察是否有蓝色出现；
（4）根据2Cu2++4I-=2CuI+I2、2S2O32-+I2=S4O62-+2I-得2Cu2+～I2～2S2O32-，
设制得的溶液中硫酸铜的物质的量浓度为xmol/L，
2Cu2+～I2～2S2O32-，
2mol       2mol
0.025xmol  （0.36×0.025）mol
2molL：2mol=0.025xmol：（0.36×0.025）mol
x=$\frac{2mol×（0.36×0.025）mol}{64g/mol}$=0.36，
则250mL溶液中n（Cu2+）=0.36mol/L×0.25L=0.09mol，参加反应的n（Cu）=$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，
则硫酸铜的产率=$\frac{0.09mol}{0.1mol}$=90%，
故答案为：90%；
（5）aCu+bH2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$cCu2S+dCuSO4+e H2O中，Cu元素化合价由0价变为+1价、+2价、S元素化合价由+6价变为-2价，转移电子数为6，根据转移电子守恒及原子守恒配平方程式为：5Cu+4H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu2S+3CuSO4+4H2O，所以a：b=5：4，
故答案为：5：4．

点评 本题以浓硫酸和铜的反应为载体考查性质实验方案设计，涉及气体制取、气体检验、反应方程式的配平、方程式的计算等知识点，综合性较强，明确反应原理及基本操作是解本题关键，知道二氧化硫、氢气的检验方法及顺序，题目难度中等．

练习册系列答案
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2．下列说法或实验操作不正确的是（　　）
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（3）CO的结构可表示为 与CO结构最相似的分子是N2，这两种结构相似的分子中，分子的极性不相同（填“相同”或“不相同”）．
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1．我国提取中草药有效成分的常用溶剂有：水；或亲水性溶剂（如乙醇，与水互溶）；或亲脂性溶剂（如乙醚，与水不互溶）．诺贝尔奖获得者屠呦呦及其团队在提取青蒿素治疗疟疾过程中，记录如下：青蒿素的水煎剂无效；乙醇提取物的效用为30%～40%；乙醚提取物的效用为95%．下列推测不合理的是（　　）
A．青蒿素在水中的溶解度很小B．青蒿素含有亲脂的官能团
C．在低温下提取青蒿素，效果会更好D．乙二醇提取青蒿素的能力强于乙醚
8．下列关于有机化合物的说法正确的是（　　）
A．正丁烷与2-甲基丁烷互为同分异构体
B．聚乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，发生的反应是加成反应
C．苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但在FeBr3存在下能与液溴发生取代反应
D．除去乙酸乙酯中残留的乙酸，有效的处理方法是水洗后分液
5．已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）：H2（g）+Cl2（g）→2HCl（g）+Q1KJ H2（g）+Br2（g）→2HBr（g）+Q2KJ 根据上述反应做出的判断不正确的是（　　）
A．Q1＞Q2
B．生成物总能量均低于反应物总能量
C．生成 2mol HCl（g）放出 Q1KJ 热量
D．若反应生成 2mol 液态溴化氢，放出的热量低于 Q2KJ
6．重水（${\;}_{1}^{2}$H2O）是重要的核工业原料，关于氘原子（${\;}_{1}^{2}$H）说法正确的是（　　）
A．通过化学变化可实现${\;}_{1}^{2}$H与${\;}_{1}^{1}$H的相互转化
B．${\;}_{1}^{2}$H与${\;}_{1}^{1}$H的核外电子排布方式相同，化学性质相同
C．${\;}_{1}^{2}$H与${\;}_{1}^{1}$H核外电子数和中子数均为1
D．${\;}_{1}^{2}$H与H2互为同素异形体

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