Question

【題目】某興趣小組對銅與濃硫酸反應產生的黑色沉淀（可能含有CuO、CuS、Cu2S，其中CuS和 Cu2S不溶于稀鹽酸、稀硫酸）進行探究，實驗步驟如下：

Ⅰ．將光亮銅絲插入濃硫酸，加熱；

Ⅱ．待產生大量黑色沉淀和氣體時，抽出銅絲，停止加熱；

Ⅲ．冷卻后，從反應后的混合物中分離出黑色沉淀，洗凈、干燥備用。

回答下列問題：

（1）步驟Ⅱ產生氣體的化學式為______________。

（2）向含微量 Cu2+試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，能產生紅褐色沉淀．現將少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振蕩以后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅褐色沉淀，由此所得結論是______________。

（3）為證明黑色沉淀含有銅的硫化物，進行如下實驗：

裝置	現象	結論及解釋
	①A試管中黑色沉淀逐漸溶解 ②A試管上方出現紅棕色氣體 ③B試管中出現白色沉淀	a．現象②說明黑色沉淀具有_________性。 b．試管B中產生白色沉淀的總反應的離子方程式為_______________________

（4）CuS固體能溶于熱的濃硫酸，請用有關平衡移動原理加以解釋：__________。

（5）為測定黑色沉淀中Cu2S 的百分含量，取0.2g 步驟Ⅰ所得黑色沉淀，在酸性溶液中用 40.0mL 0.075mol/L KMnO4溶液處理，發生反應如下：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

反應后煮沸溶液，趕盡SO2，過量的高錳酸鉀溶液恰好與35.0mL 0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液反應完全，則混合物中Cu2S 的質量分數為____________________。

Answer 1

【答案】SO2 黑色沉淀中不含有CuO 還原性 NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+ CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進上述平衡向正向移動，使CuS溶解 40%

【解析】

（1）根據銅與濃硫酸反應生成二氧化硫氣體進行解答；

（2）根據題中信息中檢驗銅離子的方法對②進行分析，然后得出正確結論；

（3）a、紅棕色氣體為二氧化氮，說明稀硝酸被還原生成一氧化氮，黑色固體具有還原性；

b、根據反應現象③可知黑色固體與稀硝酸反應生成了二氧化硫，證明黑色固體中含有硫元素；二氧化氮、二氧化硫的混合氣體能夠與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，據此寫出反應的離子方程式；

（4）CuS在溶液中存在沉淀溶解平衡，根據平衡移動分析；

（5）依據滴定實驗數據計算剩余高錳酸鉀物質的量，得到和硫化亞銅、硫化銅反應的高錳酸鉀物質的量，依據反應的離子方程式列式計算得到。

（1）Cu與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應為Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+2SO2↑+2H2O，步驟Ⅱ產生的氣體是SO2，故答案為SO2；

（2）向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產生紅褐色沉淀，證明有Cu2+，根據②將黑色沉淀放入稀硫酸中，一段時間后，滴加 K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅褐色沉淀可知，黑色固體中一定不含CuO，故答案為黑色沉淀中不含有CuO；

（3）a、A試管內上方出現紅棕色氣體，說明反應中有一氧化氮生成，證明了黑色固體具有還原性，在反應中被氧化，故答案為還原性；

b、根據反應現象③B試管中出現白色沉淀可知，白色沉淀為硫酸鋇，說明黑色固體中含有硫元素，發生反應的離子方程式為：NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+，故答案為NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+；

（4）CuS難溶于水，在水溶液中會有很少量的CuS溶解，溶液中存在沉淀溶解平衡，CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進上述平衡向正向移動，使CuS溶解；故答案為CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進上述平衡向正向移動，使CuS溶解；

（5）發生的反應為：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

MnO4﹣+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O

設Cu2S、CuS的物質的量分別為x、y，

與Cu2S、CuS反應后剩余KMnO4的物質的量：0.035L×0.1mol/L×=0.0007mol，

160x+96y=0.2

=0.04×0.075﹣0.0007

解得x=0.0005mol，

Cu2S的質量分數：×100%=40%。