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4.某同學對銅與濃硫酸反應產生的黑色沉淀進行探究,實驗步驟如下:
Ⅰ.將光亮銅絲插入濃硫酸,加熱;
Ⅱ.待產生大量黑色沉淀和氣體時,抽出銅絲,停止加熱;
Ⅲ.冷卻后,從反應后的混合物中分離出黑色沉淀,洗凈、干燥備用.
(1)步驟Ⅲ中,“從反應后的混合物中分離出黑色沉淀”的操作是將反應后的混合物倒入裝有冷水的燒杯中,冷卻后過濾.
(2)該同學假設黑色沉淀是CuO.檢驗過程如下:
查閱文獻:檢驗微量Cu2+的方法是:向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若產生紅褐色沉淀,證明有Cu2+
①將CuO放入稀硫酸中,一段時間后,未見明顯現象,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,產生紅褐色沉淀.
②將黑色沉淀放入稀硫酸中,一段時間后,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未見紅褐色沉淀.
由該檢驗過程所得結論是黑色沉淀中不含有CuO.
(3)再次假設,黑色沉淀是銅的硫化物.實驗如下:
實驗裝置現象
 1.A試管中黑色沉淀逐漸溶解
2.A試管內上方出現紅棕色氣體
3.B試管中出現白色沉淀
①現象2說明黑色沉淀具有還原性.
②能確認黑色沉淀中含有S元素的現象是B試管中出現白色沉淀,相應的離子方程式是NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+
③為確認黑色沉淀是“銅的硫化物”,還需進行的實驗是取冷卻后A裝置試管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若產生紅褐色沉淀,證明有Cu2+,說明黑色沉淀是銅的硫化物.
(4)以上實驗說明,黑色沉淀中存在銅的硫化物.進一步實驗后證明黑色沉淀是CuS與Cu2S的混合物.將黑色沉淀放入濃硫酸中加熱一段時間后,沉淀溶解,其中CuS溶解的化學方程式是CuS+4H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O.

分析 (1)將銅與濃硫酸反應后的溶液冷卻后通過過濾可以得到黑色固體;
(2)根據題中信息中檢驗銅離子的方法對②進行分析,然后得出正確結論;
(3)①紅棕色氣體為二氧化氮,說明稀硝酸被還原生成一氧化氮,黑色固體具有還原性;
②根據反應現象③可知黑色固體與稀硝酸反應生成了二氧化硫,證明黑色固體中含有硫元素;二氧化氮、二氧化硫的混合氣體能夠與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀,據此寫出反應的離子方程式;
③還需要確定黑色固體中含有銅離子;
(4)濃硫酸具有強氧化性,能夠將硫化銅中硫氧化成硫酸銅、二氧化硫和水,據此寫出反應的化學方程式.

解答 解:(1)步驟Ⅲ中,“從反應后的混合物中分離出黑色沉淀”的操作為:將反應后的混合物倒入裝有冷水的燒杯中,冷卻后過濾,
故答案為:將反應后的混合物倒入裝有冷水的燒杯中,冷卻后過濾;
(2)向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若產生紅褐色沉淀,證明有Cu2+,根據②將黑色沉淀放入稀硫酸中,一段時間后,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未見紅褐色沉淀可知,黑色固體中一定不含CuO,
故答案為:黑色沉淀中不含有CuO;
(3)①A試管內上方出現紅棕色氣體,說明反應中有一氧化氮生成,證明了黑色固體具有還原性,在反應中被氧化,
故答案為:還原;
②根據反應現象③B試管中出現白色沉淀可知,白色沉淀為硫酸鋇,說明黑色固體中含有硫元素;發生反應的離子方程式為:NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+
故答案為:B試管中出現白色沉淀;NO2+SO2+Ba2++H2O═BaSO4↓+NO↑+2H+
③為確認黑色沉淀是“銅的硫化物”,還需檢驗黑色固體中含有銅離子,方法為:取冷卻后A裝置試管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若產生紅褐色沉淀,證明有Cu2+,說明黑色沉淀是銅的硫化物,
故答案為:取冷卻后A裝置試管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若產生紅褐色沉淀,證明有Cu2+,說明黑色沉淀是銅的硫化物;
(4)濃硫酸具有強氧化性,硫化銅與濃硫酸反應的化學方程式為:CuS+4H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O,
故答案為:CuS+4H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+4SO2↑+4H2O.

點評 本題考查了濃硫酸的化學性質、性質實驗方案的設計,題目難度中等,試題涉及的題量稍大,知識點較多,理解題中信息是解題關鍵,如根據銅離子檢驗方法解答(3)③;試題側重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力.

練習冊系列答案
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②SeO2+4KI+4HNO3=Se+2I2+4KNO3+2H2O
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