Question

11．（1）在一次化學晚會上，一位同學表演了一個有趣的魔術：用蘸有飽和硫酸銅溶液的玻璃棒在一潔凈的鐵片上點上數處，所點之處，點鐵成“金”．你知道其中的奧妙嗎？請用化學方程式表示其反應原理Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ．若根據上述反應設計成原電池，請在方框中畫出原電池的裝置圖，標出正、負極和電解質溶液，并寫出正負極電極反應式．
（2）銅在自然界多以+1價礦石存在，因為在固態或是高溫下+1價銅比+2價銅穩定．輝銅礦（Cu₂S）煉銅的方法之一是將礦石高溫通空氣焙燒，生成兩種氧化物．將焙燒過的礦石加上比它質量約少一半的未經焙燒的礦石，混合后隔絕空氣再進行高溫熔燒，結果得到金屬銅和一種具有刺激性氣味的氣體．這兩個反應的化學方程式為2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂ 、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（3）已知CuS、Cu₂S均為黑色不溶于水的固體，在空氣中灼燒均生成CuO與SO₂，不用其他試劑，設計最簡單的實驗來鑒別二者：分別稱量相同質量的CuS、Cu₂S，然后在坩堝中充分燃燒，冷卻至室溫稱量剩余固體的質量，質量減小的為CuS，質量不變的為Cu₂S．

Answer 1

分析 （1）鐵和硫酸銅溶液發生置換反應；原電池的總反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，根據原電池反應設計原電池，原電池正極材料為較不活潑金屬或非金屬材料，正極上發生還原反應；
（2）在高溫下，輝銅礦先與氧氣反應生成氧化亞銅和二氧化硫，氧化亞銅繼續與硫化亞銅反應生成銅和二氧化硫；
（3）發生2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂、Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO₂，可知CuS在反應前后固體的質量減小，而Cu₂S燃燒后固體質量不變，利用其質量的變化可鑒別．

解答 解：（1）鐵和硫酸銅溶液發生置換反應，方程式為Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ，原電池的總反應為Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，則該原電池中，Fe為負極，負極反應Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu（或C）為正極，正極發生還原反應，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，電解質溶液為硫酸銅溶液，
則原電池裝置為，
故答案為：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ；；Cu²⁺+2e^-=Cu；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）焙燒礦石的反應應該是硫化亞銅與氧氣反應生成氧化亞銅和二氧化硫，方程式為：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂，隔絕空氣再進行焙燒，進行的反應應該是氧化亞銅繼續與硫化亞銅反應生成銅和二氧化硫，方程式為：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，
故答案為：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（3）CuS、Cu₂S均為黑色不溶于水的固體，在空氣中灼燒生成CuO與SO₂，發生的燃燒反應分別為2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂、Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO₂，則分別稱量相同質量的CuS、Cu₂S，然后在坩堝中充分燃燒，冷卻至室溫稱量剩余固體的質量，質量減小的為CuS，質量不變的為Cu₂S，
故答案為：分別稱量相同質量的CuS、Cu₂S，然后在坩堝中充分燃燒，冷卻至室溫稱量剩余固體的質量，質量減小的為CuS，質量不變的為Cu₂S．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質的鑒別、原電池的設計等知識，為高頻考點，把握物質的性質、發生的反應及反應前后固體質量變化為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度中等．