Question

(14分)某兴趣小组对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀(可能含有CuO、CuS、Cu₂S,其中CuS和Cu₂S不溶于稀盐酸、稀硫酸)进行探究，实验步骤如下：

Ⅰ．将光亮铜丝插人浓硫酸，加热；

Ⅱ．待产生大量黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；

Ⅲ．冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。

回答下列问题：

（1）步骤Ⅱ产生气体的化学式为      。

（2）向含微量 Cu²⁺试液中滴加K₄[Fe(CN)₆]溶液,能产生红褐色沉淀。现将少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振荡以后，再滴加K₄[Fe(CN)₆]溶液，未见红褐色沉淀，由此所得结论是                      。

（3）为证明黑色沉淀含有铜的硫化物，进行如下实验：

（4）CuS固体能溶于热的浓硫酸，请用有关平衡移动原理加以解释：                  。

（5）为测定黑色沉淀中Cu₂S 的百分含量，取0.2g 步骤Ⅰ所得黑色沉淀，在酸性溶液中用 40.0 mL 0.075 mol/L KMnO₄溶液处理，发生反应如下：

反应后煮沸溶液，赶尽SO₂，过量的高锰酸钾溶液恰好与35．0 mL 0．1 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液反应完全。则混合物中Cu₂S 的质量分数为            。

Answer

（14分）

（1）SO2 (2分)

（2）黑色沉淀不含CuO （2分）

（3）a．还原（2分）

b．NO2 + SO2 + Ba2+ + H2O = BaSO4↓+ NO+ 2H+（其它合理答案）（2分）

（4）CuS存在溶解平衡CuS(s) Cu2+ (aq)+ S2-(aq)，热的浓硫酸将S2-氧化，使S2-浓度减小，促进上述平衡向正向移动，使CuS溶解 （3分）

（5）40．0% （3分）

【解析】

试题分析：（1）Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成的气体为SO2 ，所以步骤Ⅱ中产生的气体为SO2；

（2）将少量黑色沉淀放入稀硫酸中，充分振荡以后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀，说明溶液中不含铜离子，CuO溶于稀硫酸产生铜离子，则黑色沉淀不含CuO ；

（3）黑色沉淀与稀硝酸反应产生红棕色气体，说明硝酸被还原，则说明该黑色沉淀具有还原性；B试管内产生白色沉淀，说明产生的二氧化氮气体与产生的二氧化硫气体发生氧化还原反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子，与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，离子方程式是 NO2 + SO2 + Ba2+ + H2O = BaSO4↓+ NO+ 2H+；

（4）CuS固体能溶于热的浓硫酸，是因为CuS存在溶解平衡CuS(s) Cu2+ (aq)+ S2-(aq)，热的浓硫酸将S2-氧化，使S2-浓度减小，促进上述平衡向正向移动，使CuS溶解 ；

（5）设黑色固体中Cu2S的物质的量是xmol，CuS的物质的量是ymol，则160x+96y=0.2，消耗硫酸亚铁铵35.0mL，说明剩余高锰酸钾的物质的量是40×10-3L×0.075mol/L-35.0×10-3L×0.1mol/L/5=2.3×10-3mol，根据化学方程式，则8/5x+6/5y=2.3×10-3mol，解得x=5×10-4mol，所以Cu2S的质量分数是5×10-4mol ×160g/mol/0．2g×100%=40.0% 。

考点：考查对实验现象的分析、物质质量分数的计算，离子方程式的书写，平衡移动的应用