题目内容

10．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不含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：还原性；
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：B试管中出现白色沉淀；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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20．甲、乙、丙、丁是中学常见的物质，其中甲、乙、丙均含有同一种元素，在一定条件下的转化关系见图，下列说法正确的是（　　）
A．若丁为用量最大，用途最广的金属单质，乙的溶液一定为FeCl3
B．若通常情况下甲、乙、丙、丁都是气体，且乙和丁为空气的主要成分，则反应①的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O
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D．若丁为化合物，且为氯碱工业的重要产品，则甲一定为含Al3+的盐
1．根据下表信息，判断以下叙述正确的是（　　）
元素代号LMQRT
原子半径/nm0.1600.1430.0890.1040.066
主要化合价+2+3+2+6、-2-2
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18．钠有NaCl、Na2O2、NaHCO3和Na2SiO3等多种重要的化合物．请根据题意选择钠的化合物的化学式填空：
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离子K+Na+NH4+SO42-NO3-Cl-
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根据表中数据计算PM2.5试样的pH4．
（2）NOx 汽车尾气的主要污染物之一．汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
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（3）碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：
①用离子方程式表示反应器中发生的反应：SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O
（4）为了改善环境，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%．
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是C（填序号）．
A．电解水制氢：2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2↑+O2↑B．高温使水分解制氢：2H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H2+O2
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O$\frac{\underline{\;\;\;TiO_{2}\;\;\;}}{太阳能}$2H2↑+O2↑
D．天然气制氢：CH4+H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环．在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）；△H=-49.0kJ•mol-1，测得CO2和CH3OH（g）浓度随时间变化如图所示．从3min到9min，v（H2）=0.125mol•L-1•min-1．

③能说明上述反应达到平衡状态的是D（填编号）．
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1
（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3mol H2，同时生成1mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上，CH3OH也可由CO和H2合成．参考合成反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的平衡常数．下列说法正确的是AC．
温度/℃0100200300400
平衡常数667131.9×10-22.4×10-41×10-5
A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行
C．在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1mol CO和0.2mol H2，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高．
19．化学与科学、技术、社会、环境密切相关．下列说法不正确的是（　　）
A．聚乙烯食品包装袋、食物保鲜膜都是无毒的高分子材料
B．高温能杀死流感病毒是因为构成病毒的蛋白质受热变性
C．太阳能电池板中的硅是硅单质，光导纤维的主要成分是二氧化硅
D．明矾[KAl（SO4）2•12H2O]常用于自来水的净化、杀菌消毒
20．下列除杂操作正确的是（　　）
物质杂质试剂提纯方法
A苯苯酚溴水过滤
B二氧化碳二氧化硫饱和碳酸钠溶液洗气
C乙酸乙酯乙酸稀氢氧化钠溶液混合振荡、静置分液
D蛋白质蔗糖饱和硫酸铵溶液盐析、过滤、洗涤
A．AB．BC．CD．D

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