Question

【題目】某研究性學習小組對Cu與H2SO4反應的產物種類和性質進行探究． Ⅰ．產物種類探究
在銅與濃硫酸反應的過程中，發(fā)現有黑色物質出現，經查閱文獻獲得下列資料．
資料1：X射線晶體分析表明，銅與濃硫酸反應生成的黑色物質為中的一種或兩種．
資料2：

硫酸/molL﹣1	黑色物質出現的溫度/°C	黑色物質消失的溫度/°C
15	約150	約236
16	約140	約250
18	約120	不消失

（1）由上述資料2可得出的正確結論是（選填下列字母編號） a．銅與濃硫酸反應時所涉及的反應可能不止一個
b．硫酸濃度選擇適當，可避免最后產物中出現黑色物質
c．該反應發(fā)生的條件之一是硫酸濃度＞15molL﹣1
d．硫酸濃度越大，黑色物質出現越快，越難消失
（2）Cu與足量16molL﹣1濃硫酸反應時，在80°C以后，隨著溫度的逐漸升高，反應中硫酸銅的生成逐漸增加，而CuS卻逐漸減少，到達250°C左右時，CuS在反應中完全消失的澄清溶液，CuS消失的化學方程式為 ．
（3）Ⅱ．產物性質探究 Cu與濃H2SO4反應生成的CuSO4具有某些特定性質，一定濃度CuSO4溶液與NaHCO3溶液反應后生成藍綠色顆粒狀沉淀，沉淀可能是CuCO3 ， Cu（OH）2 ， 或者CuCO3與Cu（OH）2的混合物．
1）若沉淀是Cu（OH）2 ， 生成沉淀的離子方程式是 ．
2）為了進一步探究沉淀的成分，設計的實驗裝置如圖：
實驗操作步驟為
a．取沉淀樣品100克于B中，檢查裝置的氣密性
b．打開K1 ， K3 ， 關閉K2 ， K4 ， 通入足量空氣
c．關閉K1 ， K3 ， 打開K2 ， K4 ， 充分反應
d．反應結束后，關閉K2 ， 打開K1 ， 再通入足量空氣
e．測得裝置D的質量增加了22g
①步驟b的作用是
②若沉淀樣品為CuCO3和Cu（OH）2的混合物，則Cu（OH）2的質量分數為 ， 若不進行步驟d，則會使測得Cu（OH）2的質量分數為（填“偏高”“無影響”“偏低”）

Answer 1

【答案】
（1）abd
（2）CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O
（3）Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑；排盡裝置中空氣中的CO2使測定結果準確；38%；偏低
【解析】解：Ⅰ、（1）依據圖表數據分析可知，濃度不同時出現黑色物質的時間隨濃度增大減小，濃度為18mol/L時生成的黑色物質不能消失；a．分析過程可知．發(fā)生的反應過程中生成二氧化硫和硫酸銅的反應過程中有奇談反應發(fā)生生成黑色物質，銅與濃硫酸反應時所涉及的反應可能不止一個，故A符合； b．圖表數據分析可知硫酸濃度選擇適當，可避免最后產物中出現黑色物質，故B符合；c．濃硫酸和銅的反應濃度小于15mol/L也可能出現黑色物質，出現的時間長，該反應發(fā)生的條件不一定是硫酸濃度≥15molL﹣1 ， 故C不符合；d．圖表數據中，18mol/L的濃硫酸，出現褐色物質的時間短，黑色物質難以消失，所以硫酸濃度越大，黑色物質越快出現、越難消失，故d符合；所以答案是：abd；（2）CuS消失是和濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O，所以答案是：CuS+4H2SO4=CuSO4+4SO2↑+4H2O；（3）Ⅱ、（1）沉淀為氫氧化銅的判斷依據是碳酸氫鈉和硫酸銅在水溶液中發(fā)生雙水解生成，反應的離子方程式為Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑，所以答案是：Cu2++2HCO3﹣=Cu （OH）2↓+2CO2↑；（2）①空氣中含有二氧化碳，空氣通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用除去二氧化碳的空氣，打開K1、K3 ， 關閉K2、K4 ， 排除裝置中的含二氧化碳氣體的空氣，避免測定誤差的產生；所以答案是：排盡裝置中空氣中的CO2使測定結果準確；②若沉淀樣品的質量為100g，若沉淀樣品為CuCO3和Cu（OH）2的混合物，依據生成的二氧化碳物質的量計算減少碳酸銅質量，根據樣品質量計算得到氫氧化銅的質量分數= ×100%=38%，若不進行步驟C，生成的二氧化碳氣體中含有水蒸氣，被裝置D吸收后稱量得到二氧化碳質量增大，計算得到碳酸銅質量增大，氫氧化銅的質量減小，則會使測得結果質量分數偏低，
所以答案是：38%；偏低．