12.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 (NH42Fe(SO42 溶液反应完全.则混合物中Cu2S 的质量分数为40%.
4.学习小组拟通过实验,探究Mg(NO32受热分解的产物.
小组猜想:ⅰ.固体产物可能有Mg(NO22、MgO、Mg3N2中的一种或几种
ⅱ.气体产物可能有NO2、N2、O2中的一种或几种
查得相关资料:a.Mg(NO22、Mg(NO32易溶于水,MgO难溶于水.
b.2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
c.Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3
(1)针对以上猜想,设计了如图所示实验(图中加热、夹持仪器等装置均省略):

(2)进行实验
Ⅰ.检验上述装置气密性.
Ⅱ.称取3.7gMg(NO32固体,置入硬质玻璃管A中,打开K,通入一段时间N2,并进行相关物质质量称量
Ⅲ.关闭K,用酒精灯持续给装置A加热,过程中各装置内溶液均未倒吸入其它装置.
Ⅳ.待Mg(NO32完全分解,装置冷却至室温,打开K,再缓慢通入一会N2后并再称量.称得A中剩余固体质量为1.0g,B、C、D、E、F中溶液质量分别增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g.
Ⅴ.取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未出现明显现象.
(3)回答问题
①小组预测一定有O2生成,理由是N元素化合价降低,则一定存在化合价升高的元素,只能为氧元素失去电子生成O2
②N2的电子式是,步骤Ⅱ中,通入一段时间N2的目的是避免对分解产物O2的检验产生干扰.
③步骤Ⅲ中,装置A内若出现了红棕色气体,其化学式是NO2
④装置C中若红色始终未褪,其设计的目的是验证NO2是否被吸收干净,防止NO2干扰后续对O2的检验.
⑤实验中发现Mg(NO32分解时有O2生成,其实验现象是C中红色溶液中有气泡冒出,D中溶液褪色,用化学用语解释,产生上述现象的原因是Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4
⑥实验中Mg(NO32分解没有N2生成的理由是Mg(NO32的质量与剩余固体、NO2、O2的质量之和相等,已符合质量守恒定律.
⑦Mg(NO32分解的化学方程式是2Mg(NO32 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+4NO2↑+O2↑.
⑧装置F中溶液质量增加的原因是吸收空气进入的O2所致.
3.某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设
①该反应的气体产物是CO2
②该反应的气体产物是CO.
③该反应的气体产物是CO2、CO的混合物.
(2)设计方案
如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.

(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应.实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气.请写出该反应的离子方程式:NH4++NO2-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O.
(4)实验步骤
①按图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g.
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为步骤②中是为了排尽空气;步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收.
(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:2C+Fe2O3 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+CO↑+CO2↑.
(6)实验优化  学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善.
①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是氢氧化钡的溶解度大,浓度大,使二氧化碳被吸收的更完全.
②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善:在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置.
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