【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組為研究Cu與濃H2SO4的反應(yīng),設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)。

實(shí)驗(yàn)選用細(xì)銅絲、98.3% H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等藥品,銅絲被卷成螺旋狀,一端沒入濃H2SO4中,另一端露置在液面上方。

以下是該學(xué)習(xí)小組部分交流記錄及后續(xù)探究實(shí)驗(yàn)的記錄:

材料一:小組交流摘錄

學(xué)生1:加熱前,無現(xiàn)象發(fā)生;加熱后,液面下銅絲變黑,產(chǎn)生氣泡,有細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲表面進(jìn)入濃硫酸中,黑色物質(zhì)是什么?值得探究!

學(xué)生2:,我也觀察到黑色顆粒狀物質(zhì),后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨腆w,我想該灰白色固體極有可能是未溶于濃硫酸的CuSO4。

學(xué)生3:你們是否注意到液面以上的銅絲也發(fā)黑,而且試管上部內(nèi)壁有少量淡黃色S固體凝聚,會不會液面以上的銅絲與硫發(fā)生了反應(yīng),我查資料發(fā)現(xiàn):2Cu+S = Cu2S(黑色)。

材料二:探究實(shí)驗(yàn)剪輯

實(shí)驗(yàn)1 將光亮的銅絲在酒精燈火焰上灼燒變黑,然后插入稀硫酸中,銅絲重新變得光亮,溶液呈藍(lán)綠色;將光亮的銅絲置入加熱的硫蒸氣中變黑,然后插入稀硫酸中無變化。

實(shí)驗(yàn)2 截取濃硫酸液面上方變黑的銅絲,插入稀硫酸中無變化;將濃硫酸液面下方變黑的銅絲,插入稀硫酸,黑色明顯變淺,溶液呈藍(lán)綠色。

實(shí)驗(yàn)3 將溶液中的黑色顆粒狀物質(zhì),經(jīng)過濾、稀硫酸洗、蒸餾水洗、干燥后放入氧氣流中加熱,然后冷卻,用電子天平稱重發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少10%左右。

根據(jù)上述材料回答下列問題:

1CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

2A試管上方的長導(dǎo)管的作用是_________________;DE兩支試管中CCl4的作用是_____________。

3)加熱過程中,觀察到A試管中出現(xiàn)大量白色煙霧,起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì),在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時(shí),淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學(xué)反應(yīng)方程式:_______________。

4)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進(jìn)行加熱,很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色,但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀。你的猜想是:______________。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想_____________。

5)根據(jù)上述研究,結(jié)合所學(xué)知識,你認(rèn)為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是_______。(寫化學(xué)式)

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O 冷凝、回流 防止倒吸 S+2H2SO4(濃)3SO2↑+2H2O 由于SO2溶解度較大,生成了Ca(HSO32溶液的緣故 取樣后,向其中加入氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成。(或者加熱、加鹽酸檢驗(yàn)SO2氣體等方法,開放題,正確即可給分) CuO、CuS、Cu2S

【解析】

(1)金屬銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水,據(jù)此書寫方程式;

(2)長導(dǎo)管除了導(dǎo)氣作用之外,還可以讓氣體冷凝,回流;二氧化硫和強(qiáng)堿的反應(yīng)十分劇烈,且易溶于水;

(3)硫在加熱時(shí)能和濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫和水,據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;

(4) SO2的溶解度較大,正鹽可能轉(zhuǎn)化為酸式鹽,可以使用氫氧化鈉溶液將酸式鹽轉(zhuǎn)化為正鹽檢驗(yàn);

(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象以及定量實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,可以確定黑色物質(zhì)中有CuO、CuSCu2S。

(1)CuSO4可由金屬銅與濃硫酸反應(yīng)制備,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4()CuSO4+SO2↑+2H2O,故答案為:Cu+2H2SO4()CuSO4+SO2↑+2H2O;

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置,長導(dǎo)管的作用一定是能導(dǎo)氣,但氣體在導(dǎo)管中時(shí)間一長就會冷凝,回流;二氧化硫在強(qiáng)堿溶液中的溶解度很大,但其不溶于四氯化碳,故可以采用四氯化碳來防止倒吸現(xiàn)象的發(fā)生,故答案為:導(dǎo)氣、冷凝、回流;防止倒吸;

(3)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,硫在加熱時(shí)能和濃硫酸反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為S+2H2SO4() 3SO2↑+2H2O,故答案為:S+2H2SO4() 3SO2↑+2H2O;

(4) A試管中的濃H2SO4和銅絲進(jìn)行加熱,很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色,說明生成了二氧化硫,但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀,可能是SO2溶解度較大,與澄清石灰水反應(yīng)生成了Ca(HSO3)2溶液;可以加入氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成,故答案為:由于SO2溶解度較大,生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故;取樣后,向其中加氫氧化鈉溶液,觀察是否有沉淀生成;

(5)含有銅元素的黑色物質(zhì)有:CuO、CuS、Cu2S,根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象進(jìn)行對比分析可知,液面上的銅絲上的黑色物質(zhì)主要是不溶于稀硫酸的Cu2S,液面下的銅絲上的黑色物質(zhì)一定包含可溶于稀硫酸的CuO和不溶于稀硫酸的硫化物(CuSCu2S至少有一種)。試管底部有黑色顆粒物質(zhì),將溶液中的黑色顆粒狀物質(zhì),經(jīng)過濾、稀硫酸洗,除去了其中的CuO,蒸餾水洗、干燥后得到的硫化物放入氧氣流中加熱,然后冷卻,用電子天平稱重發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減少10%左右。若此硫化物全部是Cu2S,其與氧氣反應(yīng)后生成CuO,固體質(zhì)量不變;若硫化物全部是CuS,其與氧氣充分反應(yīng)后生成CuO,質(zhì)量減少16.7%,因此不溶于稀硫酸的硫化物中既有Cu2S,又有CuS。綜合以上的分析和計(jì)算,可以確定液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分為CuOCuS、Cu2S,故答案為:CuO、CuS、Cu2S

練習(xí)冊系列答案
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基態(tài)硼原子的電子排布式為______________________________。

關(guān)于這兩種晶體的說法,正確的是_________________(填序號)。

a.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大 b.六方相氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟

c.兩種晶體中的BN鍵均為共價(jià)鍵 d.兩種晶體均為分子晶體

六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________,其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電,原因是______________________________。

立方相氮化硼晶體中,硼原子的雜化軌道類型為___________________。該晶體的天然礦物在青藏高原在下約300Km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實(shí),推斷實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是____________________________

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