Question

为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验。

实验Ⅰ：反应产物的定性探究。

实验装置如图所示：（固定装置已略去）

（1）A中反应的化学方程式为                                             。

（2）F烧杯中的溶液通常是                。

（3）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是            

                                                                    。

（4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是                                                                                                                        。

（5）为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断，还须进行一次实验。实验方案为                                                                                                                                 。

实验Ⅱ：反应产物的定量探究

（6）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，经查阅文献获得下列资料。

资料1：

硫酸/mol·L^－1	黑色物质出现的温度/℃	黑色物质消失的温度/℃
15	约150	约236
16	约140	约250
18	约120	不消失

资料2：X-射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu₂S、CuS、Cu₇S₄中的一种或几种。仅由上述资料可得出的正确结论是        __。

a．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个

b．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质

c．该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol/L

d．硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失

（7）为测出硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液，取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡，以淀粉溶液为指示剂，用b mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂，3次实验平均消耗该Na₂S₂O₃溶液V mL。若反应消耗铜的质量为a g，则硫酸铜的产率为                       _。（已知：2Cu^2＋＋4I^－===2CuI＋I₂，2S₂O＋I₂===S₄O ＋2I^－）

Answer

（1）

（2）氢氧化钠溶液（或酸性高锰酸钾溶液）

（3）D装置中黑色固体颜色无变化，E中溶液褪色

（4）将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁（或玻璃棒）缓缓倒入盛有水的烧杯中，并不断搅拌，看溶液是否变蓝

（5）使用上述装置，不放入铜丝进行实验，观察无水硫酸铜是否变蓝

（6）Abd

（7）64bV/a%

【解析】

试题分析：（1）具有强氧化性，因此浓硫酸可以与铜反应生成硫酸铜，二氧化硫和水。

（2）装置中会生成二氧化硫污染性气体，不能排放到空气中，需要用氢氧化钠溶液吸收；

（3）证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，利用元素化合价变化生成的产物分析判断，若生成氢气，D装置会黑色变化为红色，若生成二氧化硫E装置中品红会褪色分析；

（4）验证生成的溶液中含有铜离子，需要把试管中的液体倒入水中溶解，观察是否出现蓝色溶液，将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，出现蓝色溶液证明含有铜离子，

（5）利用装置中铜不与浓硫酸接触反应，不放入铜丝反应，观察B装置是否变蓝，若不变蓝证明浓硫酸中的水不影响实验，若无水硫酸铜出现变蓝，说明浓硫酸中的水会影响实验，

（6）依据图表数据分析可知，浓度不同时出现黑色物质的时间随浓度增大减小，浓度为18mol/L时生成的黑色物质不能消失；

a．分析过程可知．发生的反应过程中生成二氧化硫和硫酸铜的反应过程中有奇谈反应发生生成黑色物质，铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个，故A符合；

b．图表数据分析可知硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质，故B符合；

c．浓硫酸和铜的反应浓度小于15mol/L也可能出现黑色物质，出现的时间长，该反应发生的条件不一定是硫酸浓度≥15mol•L-1，故C不符合；

d．图表数据中，18mol/L的浓硫酸，出现褐色物质的时间短，黑色物质难以消失，所以硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失，故d符合；

（7）2Cu2++4I-=2CuI+I2，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，分析反应可知，Cu2+～I2～22S2O32-，将该反应所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取该溶液25.00mL加入足量KI溶液振荡，以淀粉溶液为指示剂，用b mol•L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL．若反应消耗铜的质量为ag，则生成硫酸铜的产率可以计算铜元素的产率即用铜元素物质的量计算产率，设25ml溶液中生成铜离子物质的量为x；

250ml溶液中铜离子物质的量=bV×10-2mol；硫酸铜的产率=

考点：考查了浓硫酸性质的分析判断，实验过程的设计方法，产物实验验证的设计方法和现象判断