Question

某實驗小組的同學在做銅與濃硫酸反應的實驗時，發(fā)現(xiàn)反應結束后，試管底部有白色固體并夾雜有少量黑色物質．倒去試管中的濃硫酸，將剩余固體（含少量濃硫酸）倒入盛有水的燒杯中，發(fā)現(xiàn)所得溶液為藍色，同時仍有黑色固體．
（1）由上述實驗可知，原試管底部的白色固體是______．
（2）小李同學認為CuO可能不溶于濃硫酸并猜測黑色固體為CuO，小王根據(jù)上述實驗立即否定了小李的猜測，小王的依據(jù)是______．
（3）為探究黑色固體的組成，小組成員上網檢查后獲知黑色固體可能是CuS、Cu₂S或它們的混合物，同時獲知CuS、Cu₂S分別都能被濃硝酸氧化為Cu²⁺和、CuS、Cu₂S分別都能在空氣中灼燒生成CuO和SO₂．
①寫出CuS溶于足量濃硝酸的化學方程式：______．
②將燒杯中黑色固體過濾并洗滌干凈，加入濃硝酸，待固體溶解后再加入少量BaCl₂溶液．該實驗過程中，能說明黑色固體中含Cu、S兩種元素的實驗現(xiàn)象是______．
③若你是該實驗小組成員，要進一步探究黑色固體到底是CuS、Cu₂S還是它們的混合手，應如何設計實驗？請簡要敘述：______．

Answer 1

解：（1）Cu與濃H₂SO₄的主反應為Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂+2H₂O，由于濃H₂SO₄過量且濃硫酸具有吸水性，故所得白色固體為CuSO₄，故答案為：CuSO₄；
（2）由于濃硫酸過量，CuO溶于稀硫酸，黑色固體不可能為CuO，故答案為：燒杯中含有稀硫酸，若含有氧化銅會溶解于稀硫酸中；
（3）①CuS溶于足量濃硝酸的化學方程式為：CuS+8HNO₃=CuSO₄+8NO₂↑+4H₂O，故答案為：CuS+8HNO₃=CuSO₄+8NO₂↑+4H₂O；
②將燒杯中黑色固體過濾并洗滌干凈，加入濃硝酸，待固體溶解后再加入少量BaCl₂溶液．該實驗過程中，能說明黑色固體中含Cu、S兩種元素的實驗現(xiàn)象是，它溶于濃硝酸，溶液呈藍色，說明含Cu²⁺，加入BaCl₂溶液產生了不溶于硝酸的沉淀BaSO₄，原黑色沉淀中含S元素，含Cu、S兩元素，可能為CuS也可能為Cu₂S，
故答案為：所得溶液為藍色，加入氯化鋇溶液后有白色沉淀生成；
③要進一步探究黑色固體到底是CuS、Cu₂S還是它們的混合物，可以利用將黑色固體在空氣中充分灼燒然后比較反應前后固體質量的變化分析，2CuS+3O₂=2CuO+SO₂；Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂，若反應后固體質量不變?yōu)镃u₂S；若固體質量減小為CuS，
故答案為：將黑色固體在空氣中充分灼燒然后比較反應前后固體質量的變化，若質量不變?yōu)镃u₂S，若質量減小為CuS．
分析：Cu與濃H₂SO₄的主反應為Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂+2H₂O，由于濃H₂SO₄過量且濃硫酸具有吸水性，故所得白色固體為CuSO₄；由于濃硫酸過量，CuO溶液稀硫酸，黑色固體不可能為CuO，它溶于濃硝酸，溶液呈藍色，說明含Cu²⁺，加入BaCl₂溶液產生了不溶于硝酸的沉淀BaSO₄，原黑色沉淀中含S元素，含Cu、S兩元素，可能為CuS也可能為Cu₂S．
點評：本題考查濃硫酸與銅反應物質的組成探究，難度中等，注意從濃硫酸的性質角度思考，根據(jù)反應實驗現(xiàn)象進行分析，對學生的邏輯推理有較高的要求．