Question

某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了一系列实验。在反应过程中会发生一些副反应，生成不溶于水和酸的CuS、Cu₂S。

（1）处于安全和绿色化学考虑，在制取硫酸铜时，可选用下列的物质是____。

a．Cu   b．CuO    c．CuS    d．CuSO₄·Cu(OH)₂∙H₂O

（2）装置a的作用是___。反应过程中，因为浓硫酸的吸水作用，烧瓶中出现白色固体物质，如何简便检验反应后圆底烧瓶里有Cu²⁺存在？___。在实际反应中，由于条件控制不好，容易产生CuS和Cu₂S固体：2CuSCu₂S+S。

（3）已知样品质量为ag，得到Cu₂S是bg，则样品中CuS质量分数是___。如果Cu₂S高温下转化为Cu，则实验测得的值会___（填“偏大”、“偏小”或“不变”）

（4）根据以上信息，说明铜与浓硫酸反应需要控制哪些条件？___

Answer

bd 防倒吸 将反应后的溶液沿烧杯壁缓缓倒入水中，若溶液变蓝，则有Cu2+存在 2(a-b)/a 偏大 温度不宜过高，时间不宜过长

【解析】

（1）a.铜和浓硫酸加热时反应才会制取硫酸铜，同时生成二氧化硫大气污染物，酸雨气体，故不选a；

b.氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，无污染物产生，b正确；

c. CuS 不溶于酸，要想制备硫酸铜，要先和氧气作用生成氧化铜和二氧化硫，2CuS + 3O2 →2CuO + 2SO2，氧化铜再和稀硫酸作用生成硫酸铜，该过程中产生二氧化硫大气污染物，故不选c；

d.CuSO4·Cu(OH)2∙H2O只需要和稀硫酸反应即可制取硫酸铜，无污染物产生，d正确；

综上分析正确答案选bd；

（2）二氧化硫被氢氧化钠溶液吸收，有压强差，使溶液产生倒吸，球形管有比较大的空间，防止形成过大的负压，可以防止倒吸；由于浓硫酸有吸水性，所不容易观察溶液颜色，需要将溶液稀释后检验铜离子是否存在，浓硫酸的稀释应注意酸入水，将原溶液注入水中进行稀释，如果溶液显蓝色则证明铜离子存在。

（3）设样品中CuS xg，Cu2S为yg，列方程组，质量守恒：x+y=a，铜原子守恒：(X/96+2y/160)/2=b/160，两个方程联立可解得x=6a-6b，所以样品中CuS的质量分数为：6a-6b/a。Cu2S在高温下会转化为Cu，则测的加热后固体的质量b偏小，根据方程式得出CuS的质量分数偏大。

（4）根据题意可以得出控制温度不能过高，加热时间不易太长。