Question

14．已知CuS和Cu₂S均為黑色，常溫下都不溶于稀鹽酸，在氧氣中加熱，最后都轉(zhuǎn)化為CuO和SO₂．某黑色固體樣品的成分可能是CuO、CuS和Cu₂S的一種或幾種．某課外研究小組為探究其成分，設(shè)計以下實驗測定該樣品與氧氣反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，同時檢測其氣體產(chǎn)物．

（1）獲得氧氣的反應(yīng)方程式為2H₂O₂ $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．硫化亞銅與氧氣反應(yīng)的方程式為Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂．
（2）利用上述裝置（可重復(fù)使用）進(jìn)行實驗，氣流經(jīng)導(dǎo)管的順序為eabfghIedab．
（3）實驗測得樣品質(zhì)量為m₁，與氧氣充分反應(yīng)后的固體質(zhì)量為m₂，m₁=m₂，且C裝置中品紅褪色，則樣品的成分（寫出所有可能情況）只含有Cu₂S或含有CuO和Cu₂S．
（4）該實驗小組為了控制實驗中氧氣的產(chǎn)生速率，設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置繼續(xù)探究不同的催化劑對H₂O₂分解的催化效率．
①實驗時可以通過測量相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積（或生成相同體積O₂所需要的時間）來體現(xiàn)H₂O₂的分解速率的大�。�
②請設(shè)計實驗比較Fe³⁺含 Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效率（完成以下實驗方案）：分別在錐形瓶中加入等濃度等體積的FeCl₃溶液和CuCl₂溶液，用針筒a分別裝好等濃度等體積的H₂O₂溶液．氨上圖密封好裝置，將H₂O₂溶液快速注射進(jìn)錐形瓶，并記錄等時間內(nèi)b這生成氧氣的體積，最后，比較兩個實驗的氧氣的體積．（試劑儀器不限，裝置用圖2）

Answer 1

分析 （1）裝置B是過氧化氫滴入氯化銅溶液中，氯化銅做催化劑過氧化氫分解生成氧氣；硫化亞銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫；
（2）某黑色固體樣品的成分可能是CuO、CuS和Cu₂S的一種或幾種，實驗測定該樣品與氧氣反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，同時檢測其氣體產(chǎn)物，通過裝置c檢驗生成的二氧化硫氣體，通過堿石灰吸收二氧化硫和水蒸氣，并干燥氧氣，進(jìn)入裝置D和樣品發(fā)生反應(yīng)，生成的二氧化硫易溶于水，通過裝置E防止倒吸，通過裝置C檢驗生成的二氧化硫，通過裝置裝置A吸收剩余的二氧化硫；
（3）實驗測定樣品質(zhì)量為m₁，與氧氣充分反應(yīng)后的固體質(zhì)量為m₂，m₁=m₂，且C裝置中品紅褪色，說明生成了二氧化硫氣體，CuS和Cu₂S至少有一種，因為反應(yīng)后固體質(zhì)量不變，結(jié)合反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂ ，反應(yīng)前后質(zhì)量不變分析判斷；
（4）①過氧化氫分解生成氣體，測定生成氣體的時間可以判斷反應(yīng)速率；
②比較Fe³⁺含 Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效率，需要保持其他條件相同．

解答 解：（1）裝置B是過氧化氫滴入氯化銅溶液中，氯化銅做催化劑過氧化氫分解生成氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，硫化亞銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂，
故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂ ，
（2）生成氧氣需要干燥，二氧化硫可以用品紅溶液檢驗，由于二氧化硫易溶于水需要防止倒吸且進(jìn)行尾氣吸收，氣體產(chǎn)物，通過裝置c檢驗生成的二氧化硫氣體，通過堿石灰吸收二氧化硫和水蒸氣，并干燥氧氣，進(jìn)入裝置D和樣品發(fā)生反應(yīng)，生成的二氧化硫易溶于水，通過裝置E防止倒吸，通過裝置C檢驗生成的二氧化硫，通過裝置裝置A吸收剩余的二氧化硫，所以氣流經(jīng)導(dǎo)管的順序為：eabfghiedab，
故答案為：eabfghiedab；
（3）實驗測定樣品質(zhì)量為m₁，與氧氣充分反應(yīng)后的固體質(zhì)量為m₂，m₁=m₂，且C裝置中品紅褪色，說明生成了二氧化硫氣體，CuS和Cu₂S至少有一種，因為反應(yīng)后固體質(zhì)量不變，結(jié)合反應(yīng)Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂ ，可知，反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，則樣品中成分為Cu₂S或CuO和Cu₂S，
故答案為：只含有Cu₂S或含有CuO和Cu₂S；
（4）①過氧化氫分解生成氧氣，實驗過程中可以通過測定相同時間內(nèi)生成氧氣的體積或生成相同體積的氧氣所需時間來表現(xiàn)過氧化氫的分解速率大小，
故答案為：相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或生成相同體積O₂所需要的時間；
②比較Fe³⁺含 Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效率，需要保持其他條件相同，實驗方案為：分別在錐形瓶中加入等濃度等體積的FeCl₃溶液和CuCl₂溶液，用針筒a分別裝好等濃度等體積的H₂O₂溶液，按照上圖密封好裝置，將H₂O₂溶液快速注射進(jìn)錐形瓶，并記錄等時間內(nèi)b這生成氧氣的體積，
故答案為：分別在錐形瓶中加入等濃度等體積的FeCl₃溶液和CuCl₂溶液，用針筒a分別裝好等濃度等體積的H₂O₂溶液，按照上圖密封好裝置，將H₂O₂溶液快速注射進(jìn)錐形瓶，并記錄等時間內(nèi)b這生成氧氣的體積．

點評 本題考查了實驗探究物質(zhì)組成、反應(yīng)現(xiàn)象判斷、實驗方案的設(shè)計、對比實驗的應(yīng)用等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．