题目内容

3．某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：
Ⅰ．将光亮铜丝插入浓硫酸，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．
（1）步骤Ⅱ产生的气体是SO2．
（2）步骤Ⅲ中，“从反应后的混合物中分离出黑色沉淀”的操作是将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤．
（3）该同学假设黑色沉淀是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，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2+．
①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，见明显现象，再滴加K4[Fe（CN）6]溶液，产生红褐色沉淀．
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．
由该检验过程所得结论是黑色沉淀中不含有CuO．
（4）再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物．实验如下：
实验装置现象
1A试管中黑色沉淀逐渐溶解
2A试管内上方出现红棕色气体
3B试管中出现白色沉淀
①现象2说明黑色沉淀具有还原性．
②产生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，相应的离子方程式是NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+．
④为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需进行的实验是取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2+，说明黑色沉淀是铜的硫化物．
（5）以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物．进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物．将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀完全溶解，其中CuS溶解的化学方程式是CuS+4H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O．

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）将铜与浓硫酸反应后的溶液冷却后通过过滤可以得到黑色固体；
（3）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；
（4）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；
（5）浓硫酸具有强氧化性，能够将硫化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）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）步骤Ⅲ中，“从反应后的混合物中分离出黑色沉淀”的操作为：将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤，
故答案为：将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤；
（3）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；
（4）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；NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+；
④为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需检验黑色固体中含有铜离子，方法为：取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2+，说明黑色沉淀是铜的硫化物，
故答案为：取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2+，说明黑色沉淀是铜的硫化物；
（5）浓硫酸具有强氧化性，硫化铜与浓硫酸反应的化学方程式为：CuS+4H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O，
故答案为：CuS+4H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O．

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．

练习册系列答案
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13．下列实验操作、现象和得出的结论均正确的是（　　）
 选项 实验操作 实验现象 结论
 A向25mL冷水与沸水中分别滴入5滴FeCl3饱和溶液 前者为黄色，后者为红褐色 温度升高，Fe3+的水解程度增大 
 B淀粉在稀硫酸的作用下水解后，滴加NaOH溶液至碱性，再加入新制Cu（OH）2后加热 有砖红色沉淀生成 淀粉已经完全水解 
 C向硝酸银溶液中滴加过量氨水 溶液澄清 Ag+与NH3•H2O能大量共存 
 D向饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4固体，振荡、过滤，向滤渣中加入盐酸有气体生成 Ksp（BaCO3）＞Ksp（BaSO4） 
A．AB．BC．CD．D
14．下列说法正确的是（　　）
A．100℃时水的离子积常数Kw为5.5×10-13，说明水的电离是放热反应
B．配制Fe（NO3）2溶液时，为了防止Fe2+水解可向溶液中加入适量的稀硝酸
C．NaClO溶液中通入少量CO2，ClO-水解程度增大，溶液碱性增强
D．0.1 mol/L CH3COOH溶液加水稀释后，CH3COOH的电离程度和溶液中c（OH-）都增大
11．短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图所示，其中T所处的周期序数与主族序数相等，下列说法正确的是（　　）
A．原子半径Q＞R＞T
B．原子序数比R多1的元素只能形成一种氢化物
C．W原子得电子能力强于Q原子，且可形成共价化合物QW2
D．与W同一主族的下一周期元素不可作为半导体材料
18．铬是水体的主要的污染物之一，可以导致水生生物死亡．化学实验中，如使某步中的有害产物作为另一步的反应物，形成一个循环，就可不再向环境排放该有害物质．例如处理铬的实验循环示意图如下：
（1）在如图所示的编号步骤中，其中反应①所用的试剂是硫酸酸化的H2O2，请写出该反应的离子方程式Cr2O72-+8H++3H2O2═2Cr3++3O2↑+7H2O．
（2）现有含Cr3+和Fe3+的溶液，使用NaOH溶液和盐酸，可将这两种离子相互分离，根据上图信息分析，在涉及的过滤操作中，上述两种离子的存在形态分别是CrO2-（或NaCrO2）、Fe（OH）3．  （写化学式）
（3）铬的化合价除了示意图中涉及的+3和+6外，还有0、+2、+4和+5等．
现有24mL浓度为0.05mol•L-1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol•L-1的Na2Cr2O7溶液完全反应．已知Na2SO3被Na2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为+3．
（4）步骤⑤应该加入氧化剂（填“还原”或“氧化”）．
8．进行下列反应后，所得溶液中一定只含有一种溶质的是（　　）
A．将铁粉加到稀硝酸中
B．向稀盐酸中滴入少量的NaAlO2溶液
C．向MgSO4、H2SO4的混合溶液中加入过量的Ba（OH）2溶液
D．室温下，NaOH溶液与醋酸溶液反应后所得的pH大于7的溶液
15．下列说法不正确的是（　　）
A．在人类研究物质微观结构的过程中，先后使用了光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜三种不同层次的观测仪器
B．石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，该晶体属于烯烃类物质
C．生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量，其主要利用形式有：直接燃烧、生物化学转化、热化学转换等
D．使用可再生资源、提高原子经济性、推广利用二氧化碳与环氧丙烷生成的可降解高聚物等都是绿色化学的内容
12．下列离子方程式与所述事实相符且正确的是（　　）
A．在含3.2amolHNO3的稀溶液中，加入2amol铁粉：5Fe+4NO3-+16H+═3Fe2++2Fe3++4NO↑+8H2O
B．向Mg（HCO3）2溶液中加入过量的NaOH溶液：Mg2++2HCO3-+4OH-═Mg（OH）2↓+2CO32-+2H2O
C．泡沫灭火器灭火时发生的反应：2Al3++3CO32-+H2O═2Al（OH）3↓+3CO2↑
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13．实验中加热某水溶液，可选用的仪器有（　　）
A．烧杯B．量筒C．试管D．酒精灯

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