Question

【題目】某同學在做濃硫酸與銅反應的實驗過程中，觀察到銅片表面變黑，于是對黑色物質的組成進行實驗探究。

（1）用如右圖所示裝置進行實驗1。（加熱和夾持儀器已略去）

實驗1：銅片與濃硫酸反應

操作	現象
加熱到120℃~250℃	銅片表面變黑，有大量氣體產生，形成墨綠色濁液
繼續加熱至338℃	銅片上黑色消失，瓶中出現“白霧”，溶液略帶藍色，瓶底部有較多灰白色沉淀

①裝置B的作用是________；裝置C中盛放的試劑是_______。

②為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分為硫酸銅，實驗操作及現象是___________。

（2）探究實驗1中120℃~250℃時所得黑色固體的成分。

【提出猜想】黑色固體中可能含有CuO、CuS、Cu2S中的一種或幾種。

【查閱資料】

資料1：亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN）6]是Cu2+的靈敏檢測劑，向含有Cu2+的溶液中滴加亞鐵氰化鉀溶液，生成紅棕色沉淀。

資料2：

CuS	Cu2S
黑色結晶或粉末	灰黑色結晶或粉末
難溶于稀硫酸；可溶于硝酸；微溶于濃氨水或熱的濃鹽酸	難溶于稀硫酸和濃鹽酸；可溶于硝酸；微溶于濃氨水

【設計并實施實驗】

實驗2.探究黑色固體中是否含CuO

操作	現象
i.取表面附著黑色固體的銅片5片，用清水洗干凈，放入盛有10mL試劑A的小燒杯中，攪拌	黑色表層脫落，露出光亮的銅片
ii.取出銅片，待黑色沉淀沉降	上層溶液澄清、無色

①試劑A是_________。

②甲認為ii中溶液無色有可能是Cu2+濃度太小，于是補充實驗確認了溶液中不含Cu2+，補充的實驗操作及現象是______。

實驗3.探究黑色固體中是否含CuS、Cu2S

操作	現象
i.取實驗2中黑色固體少許，加入適量濃氨水，振蕩后靜置	有體剩余，固液分界線附近的溶液呈淺藍色
ii.另取實驗2中黑色固體少許，加入適量濃鹽酸，微熱后靜置	有固體剩余，溶液變成淺綠色

【獲得結論】由實驗2和實驗3可得到的結論是：實驗1中，120℃~250℃時所得黑色固體中_______。

【實驗反思】

分析實驗1中338℃時產生現象的原因，同學們認為是較低溫度時產生的黑色固體與熱的濃硫酸進一步反應造成。已知反應的含硫產物除無水硫酸銅外還有二氧化硫，則黑色固體消失時可能發生的所有反應的化學方程式為_____________。

Answer 1

【答案】 防止C中溶液倒吸入A中 NaOH溶液 冷卻后將濁液倒入盛水的小燒杯中，得到藍色溶液（或冷卻后，將上層濃硫酸倒出，向瓶中加入少量水，得到藍色溶液） 一定濃度的稀硫酸（稀鹽酸也可以） 向上層清液中滴加2滴亞鐵氰化鉀溶液，沒有明顯現象（或無紅棕色沉淀生成） 不含CuO，一定含有CuS，可能含有Cu2S CuS+4H2SO4（濃）CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4（濃）2CuSO4+5SO2↑+6H2O

【解析】(1)①反應生成的二氧化硫易溶于水，容易造成倒吸現象，裝置B可以防止C中溶液倒吸入A中；二氧化硫會污染空氣，二氧化硫屬于酸性氧化物，裝置C中可以用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫，故答案為：防止C中溶液倒吸入A中；NaOH溶液；

②硫酸銅溶液顯藍色，為證明A裝置中灰白色沉淀的主要成分為硫酸銅，可以將冷卻后的濁液倒入盛水的小燒杯中，得到藍色溶液即可證明，故答案為：冷卻后將濁液倒入盛水的小燒杯中，得到藍色溶液；

(2)①根據CuS、Cu2S的性質可知，二者均難溶于稀硫酸；可溶于硝酸，因此試劑A應該選擇稀硫酸，故答案為：稀硫酸；

②根據題意，亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN)6]是Cu2+的靈敏檢測劑，向含有Cu2+的溶液中滴加亞鐵氰化鉀溶液，可以生成紅棕色沉淀。因此只要向反應后的溶液中加入亞鐵氰化鉀即可檢驗溶液中是否存在Cu2+，故答案為：向上層清液中滴加2滴亞鐵氰化鉀溶液，沒有明顯現象(或無紅棕色沉淀生成)；

【獲得結論】根據實驗2可知，黑色固體中不含CuO，根據實驗3可知，加入適量濃氨水，固液分界線附近的溶液呈淺藍色；加入適量濃鹽酸，微熱后靜置，溶液變成淺綠色，因為CuS微溶于濃氨水或熱的濃鹽酸，Cu2S難溶于濃鹽酸，說明含有CuS、可能含有Cu2S，故答案為：不含CuO，一定含有CuS，可能含有Cu2S；

【實驗反思】黑色固體中含有CuS、可能含有Cu2S，根據反應的含硫產物除無水硫酸銅外還有二氧化硫，CuS、Cu2S與濃硫酸的反應方程式分別為CuS+4H2SO4(濃)CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4(濃)2CuSO4+5SO2↑+6H2O，故答案為：CuS+4H2SO4(濃)CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4(濃)2CuSO4+5SO2↑+6H2O。