Question

【題目】為研究銅與濃硫酸的反應，某化學興趣小組進行如下實驗。

實驗I：反應產物的定性探究——按如圖裝置（固定裝置已略）進行實驗：

（1）F裝置的燒杯中發生反應的離子方程式是 ；

（2）實驗過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的現象是 ；

（3）實驗結束時，撤去所有酒精燈之前必須完成的實驗操作是 ；

（4）實驗結束后，證明A裝置試管中反應所得產物是否含有銅離子的操作方法是 。

實驗II：反應產物的定量探究

（5）在銅與濃硫酸反應的過程中，發現有黑色物質出現，且黑色物質為Cu2S。產生Cu2S的反應為aCu+bH2SO4cCu2S+dCuSO4+eH2O。則a∶b= 。

（6）為進一步探究該黑色物質的成分，經查閱相關文獻獲得下列資料。

資料1：

硫酸/mol·L－1	黑色物質出現的溫度/℃	黑色物質消失的溫度/℃
14	Cu 片表面無明顯現象
15	約150	約236
16	約140	約250
18	約120	不消失

資料2：X-射線晶體分析表明，銅與濃硫酸反應生成的黑色物質為Cu2S、CuS、Cu7S4中的一種或幾種。僅由上述資料可得出的如下結論中正確是 。

A．銅與濃硫酸反應時所涉及的反應可能不止一個

B．硫酸濃度選擇適當，可避免最后產物中出現黑色物質

C．該反應發生的條件之一是硫酸濃度 ≥ 15 mol/L

D．硫酸濃度越大，黑色物質越快出現、越難消失

Answer 1

【答案】（1）SO2 + 2 OH－ = SO32－ + H2O

（2）D中無明顯現象，E中品紅溶液褪色

（3）抽出銅絲，關閉K1和K2

（4）先將A試管內溶液冷卻至室溫后，再將適量水加入燒杯中，最后倒入少量冷卻液，振蕩，若溶液變藍色即可證明

（5）5∶4（6）ACD

【解析】

試題分析：（1）讀圖可知，放倒吸的F裝置中過量NaOH溶液的目的是吸收多余的SO2，生成亞硫酸鈉和水，即SO2 + 2 OH－ = SO32－ + H2O；（2）如果D中無明顯現象，E中品紅溶液褪色，說明濃硫酸與銅在加熱下反應生成的氣體不是氫氣，而是SO2，即濃硫酸中降價元素不是+1價的氫而是+6價的硫；（3）抽出銅絲，停止反應，從源頭上防止了SO2的生成；但裝置內氣體熱脹冷縮，為了防止C、E裝置的液體倒吸進入左側硬質玻璃管，必須關閉K1和K2，然后再撤去所有酒精燈；（4）裝置A中所得液體為硫酸銅和濃硫酸的混合物，為了檢驗其中是否含Cu2+，且防止液體暴沸，應先將A試管內溶液冷卻至室溫后，再將適量水加入燒杯中，最后倒入少量冷卻液，振蕩，若溶液變藍色即可證明；（5）由于，則該反應中消耗的Cu與H2SO4的系數之比或物質的量之比為5∶4；（6）A、銅與濃硫酸反應時所涉及的反應有Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O、5Cu +4H2SO4 1Cu2S + 3 CuSO4 + 4H2O等，A正確；B、濃度為14mol·L－1時，不出現黑色物質，B正確；C、由表中信息可知，濃度為15mol·L－1、16mol·L－1、18mol·L－1，如果由上述特例歸納該反應發生的條件之一是硫酸濃度 ≥ 15 mol/L，這種規律就很不嚴密，因為表中缺少17mol·L－1的情況，C錯誤；D、由表中信息可知，濃硫酸越濃，出現黑色物質的溫度越小，其消失的溫度越高，濃度減小，出現黑色物質的溫度越高，其消失的溫度越低，D正確；答案選ABD。