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17.某兴趣小组对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀(可能含有CuO、CuS、Cu2S,其中CuS和 Cu2S不溶于稀盐酸、稀硫酸)进行探究,实验步骤如下:
Ⅰ.将光亮铜丝插人浓硫酸,加热;
Ⅱ.待产生大量黑色沉淀和气体时,抽出铜丝,停止加热;
Ⅲ.冷却后,从反应后的混合物中分离出黑色沉淀,洗净、干燥备用.
回答下列问题:
(1)步骤Ⅱ产生气体的化学式为SO2.
(2)向含微量 Cu2+试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,能产生红褐色沉淀.现将少量黑色沉淀放入稀硫酸中,充分振荡以后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀,由此所得结论是黑色沉淀中不含有CuO.
(3)为证明黑色沉淀含有铜的硫化物,进行如下实验:
装置现象结论及解释
 ①A试管中黑色沉淀逐渐溶解
②A试管上方出现红棕色气体
③B试管中出现白色沉淀
a.现象②说明褐色沉淀具有
还原性.
b.试管B中产生白色沉淀的总反应的离子方程式为
NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+
(4)CuS固体能溶于热的浓硫酸,请用有关平衡移动原理加以解释:CuS存在溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)+S2-(aq),热的浓硫酸将S2-氧化,使S2-浓度减小,促进上述平衡向正向移动,使CuS溶解.
(5)为测定黑色沉淀中Cu2S 的百分含量,取0.2g 步骤Ⅰ所得黑色沉淀,在酸性溶液中用 40.0mL 0.075mol/L KMnO4溶液处理,发生反应如下:
8MnO4-+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O
6MnO4-+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O
反应后煮沸溶液,赶尽SO2,过量的高锰酸钾溶液恰好与35.0mL 0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液反应完全.则混合物中Cu2S 的质量分数为40%.

分析 (1)根据铜与浓硫酸反应生成二氧化硫气体进行解答;
(2)根据题中信息中检验铜离子的方法对②进行分析,然后得出正确结论;
(3)a、红棕色气体为二氧化氮,说明稀硝酸被还原生成一氧化氮,黑色固体具有还原性;
b、根据反应现象③可知黑色固体与稀硝酸反应生成了二氧化硫,证明黑色固体中含有硫元素;二氧化氮、二氧化硫的混合气体能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,据此写出反应的离子方程式;
(4)CuS在溶液中存在沉淀溶解平衡,根据平衡移动分析;
(5)依据滴定实验数据计算剩余高锰酸钾物质的量,得到和硫化亚铜、硫化铜反应的高锰酸钾物质的量,依据反应的离子方程式列式计算得到.

解答 解:(1)Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应为Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+2SO2↑+2H2O,步骤Ⅱ产生的气体是SO2,
故答案为:SO2;
(2)向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+,根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中,一段时间后,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀可知,黑色固体中一定不含CuO,
故答案为:黑色沉淀中不含有CuO;
(3)a、A试管内上方出现红棕色气体,说明反应中有一氧化氮生成,证明了黑色固体具有还原性,在反应中被氧化,
故答案为:还原;
b、根据反应现象③B试管中出现白色沉淀可知,白色沉淀为硫酸钡,说明黑色固体中含有硫元素;发生反应的离子方程式为:NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+,
故答案为:NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+;
(4)CuS难溶于水,在水溶液中会有很少量的Cu溶解,溶液中存在沉淀溶解平衡,CuS(s)?Cu2+(aq)+S2-(aq),热的浓硫酸将S2-氧化,使S2-浓度减小,促进上述平衡向正向移动,使CuS溶解;
故答案为:CuS存在溶解平衡CuS(s)?Cu2+(aq)+S2-(aq),热的浓硫酸将S2-氧化,使S2-浓度减小,促进上述平衡向正向移动,使CuS溶解;
(5)发生的反应为:
8MnO4-+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O
6MnO4-+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O
MnO4-+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O
设Cu2S、CuS的物质的量分别为x、y,
与Cu2S、CuS反应后剩余KMnO4的物质的量:0.035L×0.1mol/L×$\frac{1}{5}$=0.0007mol,
160x+96y=0.2
$\frac{8x}{5}$+$\frac{6y}{5}$=0.04×0.075-0.0007
解得x=0.0005mol,
Cu2S的质量分数:$\frac{0.0005mol×160g/mol}{0.2g}$×100%=40%,
故答案为:40%.

点评 本题考查了浓硫酸的化学性质、性质实验方案的设计,题目难度中等,试题涉及的题量稍大,知识点较多,理解题中信息是解题关键,试题培养了学生的分析、理解能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.下列物质可以通过化合反应制取的有:FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、FeS、Fe3O4、NaHCO3、Al(OH)3(  )
A.5B.6C.7D.8

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8.学习小组拟通过实验,探究Mg(NO3)2受热分解的产物.
小组猜想:ⅰ.固体产物可能有Mg(NO2)2、MgO、Mg3N2中的一种或几种
ⅱ.气体产物可能有NO2、N2、O2中的一种或几种
查得相关资料:a.Mg(NO2)2、Mg(NO3)2易溶于水,MgO难溶于水.
b.2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
c.Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
(1)针对以上猜想,设计了如图所示实验(图中加热、夹持仪器等装置均省略):

(2)进行实验
Ⅰ.检验上述装置气密性.
Ⅱ.称取3.7gMg(NO3)2固体,置入硬质玻璃管A中,打开K,通入一段时间N2,并进行相关物质质量称量
Ⅲ.关闭K,用酒精灯持续给装置A加热,过程中各装置内溶液均未倒吸入其它装置.
Ⅳ.待Mg(NO3)2完全分解,装置冷却至室温,打开K,再缓慢通入一会N2后并再称量.称得A中剩余固体质量为1.0g,B、C、D、E、F中溶液质量分别增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g.
Ⅴ.取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未出现明显现象.
(3)回答问题
①小组预测一定有O2生成,理由是N元素化合价降低,则一定存在化合价升高的元素,只能为氧元素失去电子生成O2.
②N2的电子式是,步骤Ⅱ中,通入一段时间N2的目的是避免对分解产物O2的检验产生干扰.
③步骤Ⅲ中,装置A内若出现了红棕色气体,其化学式是NO2.
④装置C中若红色始终未褪,其设计的目的是验证NO2是否被吸收干净,防止NO2干扰后续对O2的检验.
⑤实验中发现Mg(NO3)2分解时有O2生成,其实验现象是C中红色溶液中有气泡冒出,D中溶液褪色,用化学用语解释,产生上述现象的原因是Na2SO3+H2O?NaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4.
⑥实验中Mg(NO3)2分解没有N2生成的理由是Mg(NO3)2的质量与剩余固体、NO2、O2的质量之和相等,已符合质量守恒定律.
⑦Mg(NO3)2分解的化学方程式是2Mg(NO3)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+4NO2↑+O2↑.
⑧装置F中溶液质量增加的原因是吸收空气进入的O2所致.

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5.为了探究Cl2、SO2同时通入H2O中发生的反应,某校化学兴趣小组同学设计了如下图所示的实验装置.

(1)该组同学为了制取Cl2,SO2气体,现采用Na2SO3与70%的浓硫酸为原料制取SO2,采用MnO2和浓盐酸(12mol/L)为原料制取Cl2.在此实验中,发生装置B应选择三种装置中的①(选填序号),F的作用是防止倒吸.
(2)D装置中主要反应的离子方程式为SO2+Cl2+2H2O=SO42-+2Cl-+4H+.
(3)为检验通入D装置中的Cl2是否过量,该组同学取适量D溶液滴加至盛有少量紫色石蕊的试管中,若出现石蕊(先变红后)褪色现象,则Cl2过量,此时E中发生的离子反应方程式为2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O,若D中出现石蕊变红实验现象,则氯气不过量.

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12.在一定温度下反应:2NO2(g)═N2O4(g)△H<0,其化学平衡常数为K,则下列说法正确的是(  )
A.相同温度,2N2O4(g)═4NO2(g)的反应热和化学平衡常数分别为-2△H和K2
B.该反应达到平衡后,缩小容器的容积,平衡右移,混合气体颜色变浅
C.若投入2mol NO2,通过控制外界条件,必能生成1mol N2O4
D.平衡时一定有v正(NO2)=2v逆(N2O4)

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2.能正确表示下列反应的离子方程式为(  )
A.向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使SO${\;}_{4}^{2-}$沉淀完全2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
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D.VO2+与酸性高锰酸钾溶液反应:5VO2++MnO${\;}_{4}^{-}$+H2O═5VO${\;}_{2}^{+}$+Mn2++2H+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.现已发现的116号元素,已知它是氧族元素,则下列叙述错误的是(  )
A.不能形成稳定的气态氢化物B.其原子最外层有6个电子
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6.向一定量的铁和氧化亚铁,氧化铁,四氧化三铁的混合物中,加入150ml,4mol/L的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,并放出2.24LNO(标态),往得到溶液中加入KSCN 溶液,无红色出现.若用足量氢气在加热条件下还原相同质量的上述混合物,得到的铁的物质的量为(  )
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7.下列物质中,属于电解质是(  )
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