Question

【題目】某校化學小組同學研究 Cu與H2SO4 溶液反應，小偉同學實驗記錄如下：

實驗編號	實驗操作	實驗現象
Ⅰ	取螺旋狀銅絲在酒精燈上燒至紅熱，迅速伸入裝有 10 mL 3 mol/L H2SO4溶液的試管中	產生大量白霧；溶液顏色變為淺藍色；試管中出現紅色渾濁
Ⅱ	步驟一：取螺旋狀銅絲在酒精燈上燒至紅熱， 迅速伸入裝有10 mL蒸餾水的試管中； 步驟二：冷卻后加入5 mL 3 mol/L H2SO4	步驟一：產生少量白霧；試管中出現黑色渾濁，略帶紅色 步驟二：渾濁全部為紅色；溶液略顯藍色

(1)實驗一：探究白霧的成分

①波波同學收集實驗Ⅰ中白霧，加入品紅溶液，溶液褪色，得出結論：白霧成分包含 SO2。可能是因為局部溫度過高產生，寫出有關化學方程式 ________。

②艷艷同學認為不妥，補充實驗Ⅲ：

實驗編號	實驗操作	實驗現象
Ⅲ	步驟一：取品紅溶液，加 3 mol/L H2SO4溶液，加熱； 步驟二：收集實驗Ⅰ中白霧，加入品紅溶液，加熱	步驟一：溶液褪色，加熱無顏色變化； 步驟二：溶液褪色，加熱無顏色變化

根據實驗Ⅲ，可推斷白霧成分是______，而并非SO2。

(2)實驗二：探究紅色固體的成分。經過分析，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中的紅色渾濁成分相同。

（資料）Cu2O能溶在濃氨水中形成無色Cu(NH3)2+，很容易被氧氣氧化為藍色Cu(NH3)22+；Cu2O能與一定濃度的酸溶液發生反應：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。

①寫出Cu2O溶在濃氨水中的離子方程式 _______。

②對于紅色渾濁的成分，谷哥設計實驗并實施，證實了紅色固體中只有Cu2O。他的實驗是：將實驗Ⅰ試管中固體過濾洗滌，得紅色固體，__________。

③結合實驗Ⅰ和Ⅱ，吉吉同學確定銅絲燒至紅熱時生成了______。

(3)實驗三：探究紅色固體不溶的原因。經過檢驗，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ反應后的溶液均顯酸性，對于體系中有Cu2O固體的原因：

龍校假設：在實驗條件下，隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸無法反應。

喬博假設：在實驗條件下，隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應速率變小。

鄒鄒同學繼續實驗：

實驗編號	實驗操作	實驗現象
Ⅳ	取Cu2O固體少量，加入到裝有 10 mL3 mol/L H2SO4 溶液的試管中	溶液迅速變為藍色；試管中出現少量亮紅色固體
Ⅴ	取Cu2O固體少量，加入到裝有 10 mL 3 mol/L H2SO4 和少量CuSO4 (淺藍色)的試管中	現象同Ⅳ
Ⅵ	重復實驗Ⅰ，振蕩試管，分為兩等份。第一份立刻加入濃硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L；第二份靜置 4 h之后，過濾，向固體中加入濃硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L	第一份加酸后紅色固體明顯減少，溶液藍色加深；第二份靜置時，固體減少，溶液緩慢變為藍色，固體加酸后無明顯現象。

①實驗Ⅴ的目的是 ______。

②通過以上實驗，臧臧同學得出的結論是______。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4 Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O 加入到足量濃氨水中，固體全部溶解得無色溶液，很快變成藍色溶液 CuO和Cu2O 證明Cu2+對Cu2O與酸的反應沒有干擾 隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應速率變小。

【解析】

(1)①Cu與濃硫酸共熱，發生氧化還原反應，產生CuSO4、SO2、H2O；

②根據III對比實驗可知白霧成分是H2SO4；

(2)①Cu2O與氨水中的NH3·H2O反應產生Cu(NH3)2+，結合物質的溶解性及存在形式書寫反應的離子方程式；

②根據【資料】中提供信息解答；

③Cu加熱后產生黑色固體是CuO，紅色固體是Cu2O；

(3)①對比IV、V的不同分析判斷；

②探究濃度對化學反應速率的影響。

(1)①Cu與濃硫酸共熱，發生氧化還原反應，產生CuSO4、SO2、H2O，反應的化學方程式為：Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O；

②品紅溶液中加入稀硫酸與實驗I的白霧中加入品紅溶液，操作相同，實驗現象相同，證明實驗I中白霧成分是H2SO4；

(2)①Cu2O與濃氨水中的NH3·H2O反應產生Cu(NH3)2+，根據電荷守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式為：Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O；

②證明固體中只有Cu2O，可利用Cu2O能溶在濃氨水中形成無色Cu(NH3)2+，且很容易被氧氣氧化為藍色Cu(NH3)22+；若在酸性環境中，而Cu2O能與一定濃度的酸溶液發生反應：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。所以檢驗固體中只有Cu2O的方法是：將固體加入到足量濃氨水中，固體全部溶解得無色溶液，很快變成藍色溶液；

③根據實驗一、二現象，及上述結論可知銅絲燒至紅熱時生成了CuO和Cu2O；

(3)①IV只加入了H2SO4溶液，而實驗V除了加入等體積、等濃度的硫酸外，還加入了一定量的CuSO4溶液，進行對比，結果IV、V的實驗現象相同，說明Cu2+對Cu2O與酸的反應沒有干擾；

②第一份加酸后紅色固體明顯減少，溶液藍色加深；第二份靜置4 h時，固體減少，溶液緩慢變為藍色，固體加酸后無明顯現象，說明隨著溶液酸性降低，Cu2O與酸反應速率變小。