Question

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．

Answer 1

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．