Question

【題目】某興趣小組對銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的黑色沉淀（可能含有CuO、CuS、Cu2S，其中CuS和 Cu2S不溶于稀鹽酸、稀硫酸）進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ⅰ．將光亮銅絲插入濃硫酸，加熱；

Ⅱ．待產(chǎn)生大量黑色沉淀和氣體時，抽出銅絲，停止加熱；

Ⅲ．冷卻后，從反應(yīng)后的混合物中分離出黑色沉淀，洗凈、干燥備用。

回答下列問題：

（1）步驟Ⅱ產(chǎn)生氣體的化學(xué)式為______________。

（2）向含微量 Cu2+試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，能產(chǎn)生紅褐色沉淀．現(xiàn)將少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振蕩以后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅褐色沉淀，由此所得結(jié)論是______________。

（3）為證明黑色沉淀含有銅的硫化物，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

裝置	現(xiàn)象	結(jié)論及解釋
	①A試管中黑色沉淀逐漸溶解 ②A試管上方出現(xiàn)紅棕色氣體 ③B試管中出現(xiàn)白色沉淀	a．現(xiàn)象②說明黑色沉淀具有_________性。 b．試管B中產(chǎn)生白色沉淀的總反應(yīng)的離子方程式為_______________________

（4）CuS固體能溶于熱的濃硫酸，請用有關(guān)平衡移動原理加以解釋：__________。

（5）為測定黑色沉淀中Cu2S 的百分含量，取0.2g 步驟Ⅰ所得黑色沉淀，在酸性溶液中用 40.0mL 0.075mol/L KMnO4溶液處理，發(fā)生反應(yīng)如下：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

反應(yīng)后煮沸溶液，趕盡SO2，過量的高錳酸鉀溶液恰好與35.0mL 0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液反應(yīng)完全，則混合物中Cu2S 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________________。

Answer 1

【答案】SO2 黑色沉淀中不含有CuO 還原性 NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+ CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進(jìn)上述平衡向正向移動，使CuS溶解 40%

【解析】

（1）根據(jù)銅與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體進(jìn)行解答；

（2）根據(jù)題中信息中檢驗(yàn)銅離子的方法對②進(jìn)行分析，然后得出正確結(jié)論；

（3）a、紅棕色氣體為二氧化氮，說明稀硝酸被還原生成一氧化氮，黑色固體具有還原性；

b、根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象③可知黑色固體與稀硝酸反應(yīng)生成了二氧化硫，證明黑色固體中含有硫元素；二氧化氮、二氧化硫的混合氣體能夠與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；

（4）CuS在溶液中存在沉淀溶解平衡，根據(jù)平衡移動分析；

（5）依據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算剩余高錳酸鉀物質(zhì)的量，得到和硫化亞銅、硫化銅反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量，依據(jù)反應(yīng)的離子方程式列式計(jì)算得到。

（1）Cu與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)為Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+2SO2↑+2H2O，步驟Ⅱ產(chǎn)生的氣體是SO2，故答案為SO2；

（2）向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生紅褐色沉淀，證明有Cu2+，根據(jù)②將黑色沉淀放入稀硫酸中，一段時間后，滴加 K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅褐色沉淀可知，黑色固體中一定不含CuO，故答案為黑色沉淀中不含有CuO；

（3）a、A試管內(nèi)上方出現(xiàn)紅棕色氣體，說明反應(yīng)中有一氧化氮生成，證明了黑色固體具有還原性，在反應(yīng)中被氧化，故答案為還原性；

b、根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象③B試管中出現(xiàn)白色沉淀可知，白色沉淀為硫酸鋇，說明黑色固體中含有硫元素，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+，故答案為NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+；

（4）CuS難溶于水，在水溶液中會有很少量的CuS溶解，溶液中存在沉淀溶解平衡，CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進(jìn)上述平衡向正向移動，使CuS溶解；故答案為CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2+（aq）+S2﹣（aq），熱的濃硫酸將S2﹣氧化，使S2﹣濃度減小，促進(jìn)上述平衡向正向移動，使CuS溶解；

（5）發(fā)生的反應(yīng)為：

8MnO4﹣+5Cu2S+44H+═10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O

6MnO4﹣+5CuS+28H+═5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O

MnO4﹣+5Fe2++8H+═Mn2++5Fe3++4H2O

設(shè)Cu2S、CuS的物質(zhì)的量分別為x、y，

與Cu2S、CuS反應(yīng)后剩余KMnO4的物質(zhì)的量：0.035L×0.1mol/L×=0.0007mol，

160x+96y=0.2

=0.04×0.075﹣0.0007

解得x=0.0005mol，

Cu2S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：×100%=40%。