Question

【題目】某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組將裝有銅與濃硫酸燒瓶加熱一段時(shí)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(yīng)可能生成CuS或Cu2S，它們都難溶于水，能溶于稀硝酸。實(shí)驗(yàn)如下：

（i）用蒸餾水洗滌固體，得到藍(lán)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?yōu)樗{(lán)色，產(chǎn)生無(wú)色氣泡。取少量上層清液于試管，滴加氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀。

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)（i）得到藍(lán)色溶液可知，固體中含____________（填化學(xué)式）

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)（ii）的現(xiàn)象_______（填“能”或“不能”）確定黑色固體是CuS還是Cu2S，理由是__________________________________________________________________________。

寫(xiě)出Cu2S與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________

③為了進(jìn)一步探究黑色固體的成分，將實(shí)驗(yàn)（i）中黑色固體洗滌、烘干，再稱(chēng)取48.0g黑色固體進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，通入足量O2，使硬質(zhì)玻璃管中黑色固體充分反應(yīng)，觀(guān)察到F瓶中品紅溶液褪色。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	反應(yīng)前黑色固體質(zhì)量/g	充分反應(yīng)后黑色固體質(zhì)量/g
I	48.0	48.0
Ⅱ	48.0	44.0
Ⅲ	48.0	40.0

根據(jù)上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推測(cè)：實(shí)驗(yàn)I中黑色固體的化學(xué)式為_____________________________；實(shí)驗(yàn)Ⅱ中黑色固體的成分及質(zhì)量為_______________________________________________。

Answer 1

【答案】CuSO4 不能 CuS、Cu2S與硝酸反應(yīng)的產(chǎn)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(qiáng)氧化性，能把S從-2價(jià)氧化為-6價(jià)，把Cu從-1價(jià)氧化為+2價(jià)，本身會(huì)被還原為NO這一無(wú)色氣體，由此可以寫(xiě)出CuS和Cu2S與稀硝酸的反應(yīng)方程式。在題③中，因?yàn)樯婕暗劫|(zhì)量的變化，所以需要考慮反應(yīng)前后，固體物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量的變化情況，經(jīng)過(guò)分析，1份Cu2S生成2份CuO（Cu原子守恒），其相對(duì)分子質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化，而1份CuS生成1份CuO（Cu原子守恒），相對(duì)分子質(zhì)量減小了16，利用差量法可以推斷出混合物中成分及相應(yīng)的質(zhì)量。

①用蒸餾水洗滌固體，得到藍(lán)色溶液，則固體中一定含有CuSO4；

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

③F瓶中品紅溶液褪色，說(shuō)明有SO2生成；根據(jù)銅原子個(gè)數(shù)守恒，有

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

實(shí)驗(yàn)I中，反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，則說(shuō)明黑色固體中只有Cu2S；

實(shí)驗(yàn)II中，固體質(zhì)量變化量為4.0g，則可以推斷出該質(zhì)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。