Question

某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中，观察到铜片表面变黑，于是对黑色物质的组成进行实验探究。

（1）用如右图所示装置进行实验1。（加热和夹持仪器已略去）

实验1：铜片与浓硫酸反应

操作	现象
加热到120℃~250℃	铜片表面变黑，有大量气体产生，形成墨绿色浊液
继续加热至338℃	铜片上黑色消失，瓶中出现“白雾”，溶液略带蓝色，瓶底部有较多灰白色沉淀

①装置B的作用是________；装置C中盛放的试剂是_______。

②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，实验操作及现象是___________。

（2）探究实验1中120℃~250℃时所得黑色固体的成分。

【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu₂S中的一种或几种。

【查阅资料】

资料1：亚铁氰化钾[K₄Fe(CN）₆]是Cu²⁺的灵敏检测剂，向含有Cu²⁺的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，生成红棕色沉淀。

资料2：

CuS	Cu2S
黑色结晶或粉末	灰黑色结晶或粉末
难溶于稀硫酸；可溶于硝酸；微溶于浓氨水或热的浓盐酸	难溶于稀硫酸和浓盐酸；可溶于硝酸；微溶于浓氨水

【设计并实施实验】

实验2.探究黑色固体中是否含CuO

操作	现象
i.取表面附着黑色固体的铜片5片，用清水洗干净，放入盛有10mL试剂A的小烧杯中，搅拌	黑色表层脱落，露出光亮的铜片
ii.取出铜片，待黑色沉淀沉降	上层溶液澄清、无色

①试剂A是_________。

②甲认为ii中溶液无色有可能是Cu²⁺浓度太小，于是补充实验确认了溶液中不含Cu²⁺，补充的实验操作及现象是______。

实验3.探究黑色固体中是否含CuS、Cu₂S

操作	现象
i.取实验2中黑色固体少许，加入适量浓氨水，振荡后静置	有固体剩余，固液分界线附近的溶液呈浅蓝色
ii.另取实验2中黑色固体少许，加入适量浓盐酸，微热后静置	有固体剩余，溶液变成浅绿色

【获得结论】由实验2和实验3可得到的结论是：实验1中，120℃~250℃时所得黑色固体中_______。

【实验反思】

分析实验1中338℃时产生现象的原因，同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反应造成。已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学方程式为_____________。

Answer

防止C中溶液倒吸入A中 NaOH溶液 冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝色溶液（或冷却后，将上层浓硫酸倒出，向瓶中加入少量水，得到蓝色溶液） 一定浓度的稀硫酸（稀盐酸也可以） 向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液，没有明显现象（或无红棕色沉淀生成） 不含CuO，一定含有CuS，可能含有Cu2S CuS+4H2SO4（浓）CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4（浓）2CuSO4+5SO2↑+6H2O

【解析】(1)①反应生成的二氧化硫易溶于水，容易造成倒吸现象，装置B可以防止C中溶液倒吸入A中；二氧化硫会污染空气，二氧化硫属于酸性氧化物，装置C中可以用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫，故答案为：防止C中溶液倒吸入A中；NaOH溶液；

②硫酸铜溶液显蓝色，为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，可以将冷却后的浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝色溶液即可证明，故答案为：冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝色溶液；

(2)①根据CuS、Cu2S的性质可知，二者均难溶于稀硫酸；可溶于硝酸，因此试剂A应该选择稀硫酸，故答案为：稀硫酸；

②根据题意，亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]是Cu2+的灵敏检测剂，向含有Cu2+的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，可以生成红棕色沉淀。因此只要向反应后的溶液中加入亚铁氰化钾即可检验溶液中是否存在Cu2+，故答案为：向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液，没有明显现象(或无红棕色沉淀生成)；

【获得结论】根据实验2可知，黑色固体中不含CuO，根据实验3可知，加入适量浓氨水，固液分界线附近的溶液呈浅蓝色；加入适量浓盐酸，微热后静置，溶液变成浅绿色，因为CuS微溶于浓氨水或热的浓盐酸，Cu2S难溶于浓盐酸，说明含有CuS、可能含有Cu2S，故答案为：不含CuO，一定含有CuS，可能含有Cu2S；

【实验反思】黑色固体中含有CuS、可能含有Cu2S，根据反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，CuS、Cu2S与浓硫酸的反应方程式分别为CuS+4H2SO4(浓)CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4(浓)2CuSO4+5SO2↑+6H2O，故答案为：CuS+4H2SO4(浓)CuSO4+4SO2↑+4H2O，Cu2S+6H2SO4(浓)2CuSO4+5SO2↑+6H2O。