Question

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

實驗裝置如圖所示。（固定裝置已略去）

（1）A中反應的化學方程式為 。

（2）F燒杯中的溶液通常是 。

（3）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 。

（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 。

（5）為說明濃硫酸中的水是否影響B裝置現象的判斷，還須進行一次實驗。實驗方案為 。

實驗Ⅱ　反應產物的定量探究

（6）在銅與濃硫酸反應的過程中，發(fā)現有黑色物質出現，經查閱文獻獲得下列資料。

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/℃
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正確結論是 __。

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(fā)生的條件之一是硫酸濃度≥15 mol·L－1

d．硫酸濃度越大，黑色物質越快出現、越難消失

（7）為測出硫酸銅的產率，將該反應所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液，取該溶液25.00 mL加入足量KI溶液振蕩，以淀粉溶液為指示劑，用b mol·L－1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，3次實驗平均消耗該Na2S2O3溶液V mL。若反應消耗銅的質量為a g，則硫酸銅的產率為 _。（已知：2Cu2＋＋4I－=2CuI＋I2，2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－）

 

Answer 1

（1）Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O

（2）NaOH溶液（或酸性KMnO4溶液等）

（3）D裝置中黑色固體顏色無變化，E中溶液褪色

（4）將A裝置中試管內冷卻的混合物沿杯壁（或玻璃棒）緩緩倒入盛有水的燒杯中，并不斷攪拌，看溶液是否變藍

（5）使用上述裝置，不放入銅絲進行實驗，觀察無水硫酸銅是否變藍

（6）abd　（7）%

【解析】 （1）反應的還原產物為SO2；（2）該實驗尾氣為SO2，可以用強堿或者強氧化劑溶液吸收；（3）要證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素則需證明A中還原產物為SO2而非H2，產物為SO2則D中黑色固體顏色不變，E中品紅溶液會褪色；（4）若含有Cu2＋則溶于水顯藍色；（5）對比實驗中，不加入銅絲則反應不會發(fā)生，由現象可以判斷反應外的因素對實驗是否存在影響；（6）生成物可能不止一種，則反應可能不止一個，a項正確；硫酸濃度越低，黑色物質出現的溫度越高，消失的溫度越低，則硫酸濃度選擇適當，可避免最后產物中出現黑色物質，b項正確；只要控制在合適的溫度，濃硫酸濃度小于15 mol/L也可與銅反應，c項錯誤；硫酸濃度越大，黑色物質出現溫度越低，消失溫度越高，d項正確；（7）滴定反應溶液中銅離子的物質的量為 mol，滴定I2消耗的Na2S2O3的物質的量為 mol，可知反應生成的I2的物質的量為 mol，反應生成的Cu2＋的物質的量為 mol，則CuSO4的產率為%。