Question

【題目】實驗小組對NaHSO3溶液分別與CuCl2、CuSO4溶液的反應進行探究。

實驗	裝置	試劑x	操作及現象
Ⅰ		1 mol·L1 CuCl2溶液	加入2mL CuCl2溶液，得到綠色溶液，30s時有無色氣泡和白色沉淀產生，上層溶液顏色變淺。
Ⅱ		1 mol·L1 CuSO4溶液	加入2mL CuSO4溶液，得到綠色溶液，3分鐘未見明顯變化。

已知：Ⅰ.Cu2+[Cu(NH3)4]2+(深藍色溶液)

Ⅱ. Cu+[Cu(NH3)]+(無色溶液) [Cu(NH3)4]2+(深藍色溶液)

(1)推測實驗Ⅰ產生的無色氣體為SO2，實驗證實推測正確：用蘸有碘水的淀粉試紙接近試管口，觀察到_______，反應的離子方程式為_______。

(2)對實驗 Ⅰ 產生SO2的原因進行分析，提出假設：

假設a: Cu2+水解使溶液中c(H+)增大；

假設b: Cl－存在時，Cu2+與HSO3－反應生成CuCl白色沉淀，溶液中c(H+)增大。

① 假設a不合理，實驗證據是_______；

② 實驗表明假設b合理，實驗I反應的離子方程式有_____、H+ + HSO3- = SO2↑+H2O。

(3)對比實驗Ⅰ、Ⅱ，提出假設：Cl－增強了Cu2+的氧化性。

下述實驗Ⅲ證實了假設合理，裝置如圖。實驗方案：閉合K，電壓表的指針偏轉至“X”處；向U形管_______(補全實驗操作及現象)。

(4)將實驗Ⅱ的溶液靜置24小時或加熱后，得到紅色沉淀。經檢驗，紅色沉淀中含有Cu+、Cu2+和SO32。

①通過實驗Ⅳ證實紅色沉淀中含有Cu+和Cu2+。

實驗Ⅳ：

證實紅色沉淀中含有Cu+的實驗證據是_______；

②有同學認為實驗Ⅳ不足以證實紅色沉淀中含有Cu2+，設計實驗Ⅳ的對比實驗Ⅴ，證實了Cu2+的存在。實驗Ⅴ的方案和現象是：_______。

Answer 1

【答案】藍色褪去 SO2+I2+2H2O=SO42－+2I－+4H+ 實驗Ⅰ、Ⅱ中c(Cu2+)相同，但實驗Ⅱ 中未見氣泡 2Cu2++2Cl－+ HSO3－+ H2O =2CuCl↓+SO42-+3H+ 右側加入一定量NaCl固體，溶解后，觀察到電壓表指針偏轉變大 一段時間后溶液由淺藍色變為深藍色 取少量純凈的Cu2O于試管中，滴加足量濃氨水。沉淀溶解，得到無色溶液，露置一段時間后溶液變為深藍色

【解析】

NaHSO3溶液屬于弱酸的酸式鹽，HSO3-的電離程度大于水解程度，它的溶液呈酸性。

(1) 從二氧化硫的還原性和碘的氧化性角度出發，寫出實驗現象和離子反應方程式；

(2) 要產生二氧化硫氣體，需要溶液中有氫離子存在，對于氫離子產生的原因，可以從實驗Ⅰ、Ⅱ都有銅離子，但現象不同，故可以判斷出假設a不正確；

(3) 是否是Cl－增強了Cu2+的氧化性，可以加入氯離子，但是為了不引入新的雜質，可以加氯化鈉，再觀察電壓表的示數；

(4)根據題目信息， Cu+[Cu(NH3)]+(無色溶液) [Cu(NH3)4]2+(深藍色溶液)，確定Cu+的檢驗方法。若要證明溶液中的Cu2+，需要做一個對比實驗，一個含有Cu2+和Cu+的混合溶液，另一個只含有Cu+的溶液，再加入足量濃氨水，看反應現象，所以可以加少量純凈的Cu2O。

(1)蘸有碘水的淀粉試紙顯藍色，遇到二氧化硫，二氧化硫具有還原性，碘單質具有氧化性，二氧化硫與碘單質發生氧化還原反應，實驗現象為藍色褪去，離子方程式為SO2+I2+ 2H2O=SO42－+2I－+4H+，

故答案為：藍色褪去；SO2+I2+2H2O=SO42－+2I－+4H+；

(2)要產生二氧化硫，需要亞硫酸氫根離子與氫離子作用，如果是Cu2+水解使溶液中氫離子濃度增大，從而釋放出氣體，由于實驗Ⅰ、Ⅱ中c(Cu2+)相同，但實驗Ⅱ 中未見氣泡，說明不是由假設a: Cu2+水解使溶液中c(H+)增大引起的，故答案為實驗Ⅰ、Ⅱ中c(Cu2+)相同，但實驗Ⅱ中未見氣泡；根據亞硫酸氫鈉加入氯化銅后的實驗現象是生成白色沉淀，則假設b正確，利用電荷守恒，元素守恒，化合價升降法配平離子反應，2Cu2++2Cl－+HSO3－+H2O =2CuCl↓+SO42-+3H+，

故答案為：實驗Ⅰ、Ⅱ中c(Cu2+)相同，但實驗Ⅱ 中未見氣泡；2Cu2++2Cl－+ HSO3－+ H2O =2CuCl↓+SO42-+3H+；

(3) 實驗Ⅲ是為了驗證Cl－增強了Cu2+的氧化性，需向硫酸銅溶液中補充氯離子，U型管左側是亞硫酸氫鈉，故加入氯化鈉固體，如果Cl－增強了Cu2+的氧化性，會使溶液中轉移的電子數增多，閉合K，故電壓表的讀數會增大，

故答案為：右側加入一定量NaCl固體，溶解后，觀察到電壓表指針偏轉變大；

(4) 根據題目所給信息，Cu+[Cu(NH3)]+(無色溶液) [Cu(NH3)4]2+(深藍色溶液)，實驗Ⅳ中若有Cu+，一段時間后溶液由淺藍色變為深藍色；如要證明溶液中的Cu2+，需要做一個對比實驗，一個含有Cu2+和Cu+的混合溶液，另一個只含有Cu+的溶液，再加入足量濃氨水，沉淀溶解，得到無色溶液，露置一段時間后溶液變為深藍色，實驗操作為取少量純凈的Cu2O于試管中，滴加足量濃氨水。實驗現象為沉淀溶解，得到無色溶液，露置一段時間后溶液變為深藍色。

故答案為：一段時間后溶液由淺藍色變為深藍色；取少量純凈的Cu2O于試管中，滴加足量濃氨水。 沉淀溶解，得到無色溶液，露置一段時間后溶液變為深藍色。