Question

【題目】某化學實驗小組將裝有銅與濃硫酸燒瓶加熱一段時間后，取出燒瓶中固體，探究其成分。查資料可知，濃硫酸與銅反應可能生成CuS或Cu2S，它們都難溶于水，能溶于稀硝酸。實驗如下：

（i）用蒸餾水洗滌固體，得到藍色溶液，固體呈黑色。

（ii）取少量黑色固體于試管中，加入適量稀硝酸，黑色固體逐漸溶解，溶液變為藍色，產生無色氣泡。取少量上層清液于試管，滴加氯化鋇溶液，產生白色沉淀。

①根據實驗（i）得到藍色溶液可知，固體中含____________（填化學式）

②根據實驗（ii）的現象_______（填“能”或“不能”）確定黑色固體是CuS還是Cu2S，理由是__________________________________________________________________________。

寫出Cu2S與稀硝酸反應的化學方程式____________________________________________

③為了進一步探究黑色固體的成分，將實驗（i）中黑色固體洗滌、烘干，再稱取48.0g黑色固體進行如下實驗，通入足量O2，使硬質玻璃管中黑色固體充分反應，觀察到F瓶中品紅溶液褪色。

實驗序號	反應前黑色固體質量/g	充分反應后黑色固體質量/g
I	48.0	48.0
Ⅱ	48.0	44.0
Ⅲ	48.0	40.0

根據上表實驗數據推測：實驗I中黑色固體的化學式為_____________________________；實驗Ⅱ中黑色固體的成分及質量為_______________________________________________。

Answer 1

【答案】CuSO4 不能 CuS、Cu2S與硝酸反應的產物相同 3Cu2S+16HNO3+=3CuSO4+10NO↑+3Cu(NO3)2+8H2O Cu2S Cu2S 24.0g、CuS 24.0g

【解析】

稀硝酸具有強氧化性，能把S從-2價氧化為-6價，把Cu從-1價氧化為+2價，本身會被還原為NO這一無色氣體，由此可以寫出CuS和Cu2S與稀硝酸的反應方程式。在題③中，因為涉及到質量的變化，所以需要考慮反應前后，固體物質的相對分子質量的變化情況，經過分析，1份Cu2S生成2份CuO（Cu原子守恒），其相對分子質量沒有發生變化，而1份CuS生成1份CuO（Cu原子守恒），相對分子質量減小了16，利用差量法可以推斷出混合物中成分及相應的質量。

①用蒸餾水洗滌固體，得到藍色溶液，則固體中一定含有CuSO4；

②CuS、Cu2S和稀硝酸反應的方程式分別為：；，兩個反應都有藍色溶液和無色氣泡生成，且加入BaCl2溶液后都有白色沉淀生成，所以無法判斷黑色固體的成分；

③F瓶中品紅溶液褪色，說明有SO2生成；根據銅原子個數守恒，有

Cu2S-2CuO Δm=64×2+32-64×2-16×2=0，CuS-CuO Δm=64+32-64-16=16；

實驗I中，反應前后固體質量不變，則說明黑色固體中只有Cu2S；

實驗II中，固體質量變化量為4.0g，則可以推斷出該質量變化由CuS引起，有

CuS-CuO Δm=16

96 　 　 16

m(CuS) 　 4.0g

m(CuS)==24.0g

m(Cu2S)=48.0g-24.0g=24.0g

則該黑色固體成為24.0g的Cu2S和24.0g的CuS。