Question

为探究氧化铜与硫的反应并分析反应后的固体产物，设计如下实验装置。

(1)如图连接实验装置，并_____。

(2)将氧化铜粉末与硫粉按 5：1 质量比混合均匀。

(3)取适量氧化铜与硫粉的混合物装入大试管中，固定在铁架台上，打开_____ 和止水夹 a 并______，向长颈漏斗中加入稀盐酸，一段时间后，将燃着的木条放在止水夹 a 的上端导管口处，观察到木条熄灭，关闭活塞 K 和止水夹 a，打开止水夹 b。该实验步骤的作用是______，石灰石与稀盐酸反应的离子方程式为___________________。

(4)点燃酒精灯，预热大试管，然后对准大试管底部集中加热，一段时间后，气球膨胀， 移除酒精灯，反应继续进行。待反应结束，发现气球没有变小，打开止水夹 c，观察到酸性高锰酸钾溶液褪色后，立即用盛有氢氧化钠溶液的烧杯替换盛装酸性高锰酸钾溶液的烧杯，并打开活塞 K。这样操作的目的是__________________。

(5)拆下装置，发现黑色粉末混有砖红色粉末。取少量固体产物投入足量氨水中，得到无色溶液、但仍有红黑色固体未溶解，且该无色溶液在空气中逐渐变为蓝色。查阅资料得知溶液颜色变化是因为发生了以下反应：4[Cu(NH₃)₂]⁺ + O₂+8NH₃ • H₂O=4[Cu(NH₃)₄]²⁺+4OH^－+6H₂O。

①经分析，固体产物中含有Cu₂O。Cu₂O 溶于氨水反应的离子方程式为______。

②仍有红色固体未溶解，表明氧化铜与硫除发生反应 4CuO + S2Cu₂O+SO₂外，还一定发生了其他反应，其化学方程式为_________。

③进一步分析发现 CuO 已完全反应，不溶于氨水的黑色固体可能是_____(填化学式)。

Answer

检查装置气密性 活塞K 关闭 b、c 排除装置中的空气或氧气 CaCO3 +2H+ =Ca2++ H2O+CO2↑ 避免SO2污染空气 Cu2O+4NH3 · H2O =2[Cu(NH3)2]++2OH－+3H2O 2CuO+S2Cu+SO2 Cu2S

【解析】

(1)硫在加热条件下易于空气中的氧气反应，对该实验会产生影响，要确保实验装置中无空气，保证密闭环境；

(3)氧化铜与硫的反应，需在无氧条件下进行，石灰石与盐酸反应产生的CO2气体排除装置中的空气；

(4)酸性高锰酸钾溶液褪色，说明产物有SO2，二氧化硫有毒不能排放到大气中；

(5)反应剩余固体含有Cu2O(砖红色)，加入氨水后但仍有红黑色固体未溶解，表明有Cu，CuO与S的质量比为5∶1。而生成Cu2O的反应方程式为4CuO+ S2Cu2O+SO2，其中CuO与S的质量比为10∶1，因此S过量。

(1)探究氧化铜与硫的反应，需在无氧条件下进行(S在空气与O2反应)，故需对装置进行气密性检查；

(3)利用石灰石与盐酸反应产生的CO2气体排除装置中的空气，打开K使盐酸与石灰石接触，打开a，并检验是否排尽空气，该实验步骤的作用是排除装置中的空气或氧气。石灰石与盐酸反应的离子方程式是CaCO3+2H+=Ca2++ H2O+CO2↑；

(4)酸性高锰酸钾溶液褪色，说明产物有SO2，用盛有氢氧化钠溶液的烧杯替换盛装酸性高锰酸钾溶液的烧杯，并打开活塞K的目的是尽量使SO2被吸收，避免污染环境；

(5)结合题意，反应剩余固体含有Cu2O(砖红色)，因为Cu2O与氨水反应为Cu2O+4NH3·H2O=2[Cu(NH3)2]+(无色)+2OH－+ 3H2O，4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4 [Cu(NH3)4]2+(蓝色)+4OH－+6H2O。但仍有红黑色固体未溶解，表明有Cu，反应方程式为2CuO+S2Cu+SO2，其中CuO与S的质量比为5∶1。而生成Cu2O的反应方程式为4CuO+ S2Cu2O+SO2，其中CuO与S的质量比为10∶1，因此S过量，则可能发生反应2Cu+SCu2S，黑色固体为Cu2S。