Question

某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在做銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)結(jié)束后，試管底部有白色固體并夾雜有少量黑色物質(zhì)．倒去試管中的濃硫酸，將剩余固體（含少量濃硫酸）倒入盛有水的燒杯中，發(fā)現(xiàn)所得溶液為藍(lán)色，同時(shí)仍有黑色固體．
（1）由上述實(shí)驗(yàn)可知，原試管底部的白色固體是______．
（2）小李同學(xué)認(rèn)為CuO可能不溶于濃硫酸并猜測(cè)黑色固體為CuO，小王根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)立即否定了小李的猜測(cè)，小王的依據(jù)是______．
（3）為探究黑色固體的組成，小組成員上網(wǎng)檢查后獲知黑色固體可能是CuS、Cu₂S或它們的混合物，同時(shí)獲知CuS、Cu₂S分別都能被濃硝酸氧化為Cu²⁺和、CuS、Cu₂S分別都能在空氣中灼燒生成CuO和SO₂．
①寫(xiě)出CuS溶于足量濃硝酸的化學(xué)方程式：______．
②將燒杯中黑色固體過(guò)濾并洗滌干凈，加入濃硝酸，待固體溶解后再加入少量BaCl₂溶液．該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能說(shuō)明黑色固體中含Cu、S兩種元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______．
③若你是該實(shí)驗(yàn)小組成員，要進(jìn)一步探究黑色固體到底是CuS、Cu₂S還是它們的混合手，應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述：______．

Answer 1

解：（1）Cu與濃H₂SO₄的主反應(yīng)為Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂+2H₂O，由于濃H₂SO₄過(guò)量且濃硫酸具有吸水性，故所得白色固體為CuSO₄，故答案為：CuSO₄；
（2）由于濃硫酸過(guò)量，CuO溶于稀硫酸，黑色固體不可能為CuO，故答案為：燒杯中含有稀硫酸，若含有氧化銅會(huì)溶解于稀硫酸中；
（3）①CuS溶于足量濃硝酸的化學(xué)方程式為：CuS+8HNO₃=CuSO₄+8NO₂↑+4H₂O，故答案為：CuS+8HNO₃=CuSO₄+8NO₂↑+4H₂O；
②將燒杯中黑色固體過(guò)濾并洗滌干凈，加入濃硝酸，待固體溶解后再加入少量BaCl₂溶液．該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能說(shuō)明黑色固體中含Cu、S兩種元素的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，它溶于濃硝酸，溶液呈藍(lán)色，說(shuō)明含Cu²⁺，加入BaCl₂溶液產(chǎn)生了不溶于硝酸的沉淀BaSO₄，原黑色沉淀中含S元素，含Cu、S兩元素，可能為CuS也可能為Cu₂S，
故答案為：所得溶液為藍(lán)色，加入氯化鋇溶液后有白色沉淀生成；
③要進(jìn)一步探究黑色固體到底是CuS、Cu₂S還是它們的混合物，可以利用將黑色固體在空氣中充分灼燒然后比較反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化分析，2CuS+3O₂=2CuO+SO₂；Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂，若反應(yīng)后固體質(zhì)量不變?yōu)镃u₂S；若固體質(zhì)量減小為CuS，
故答案為：將黑色固體在空氣中充分灼燒然后比較反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化，若質(zhì)量不變?yōu)镃u₂S，若質(zhì)量減小為CuS．
分析：Cu與濃H₂SO₄的主反應(yīng)為Cu+2H₂SO₄（濃）CuSO₄+SO₂+2H₂O，由于濃H₂SO₄過(guò)量且濃硫酸具有吸水性，故所得白色固體為CuSO₄；由于濃硫酸過(guò)量，CuO溶液稀硫酸，黑色固體不可能為CuO，它溶于濃硝酸，溶液呈藍(lán)色，說(shuō)明含Cu²⁺，加入BaCl₂溶液產(chǎn)生了不溶于硝酸的沉淀BaSO₄，原黑色沉淀中含S元素，含Cu、S兩元素，可能為CuS也可能為Cu₂S．
點(diǎn)評(píng)：本題考查濃硫酸與銅反應(yīng)物質(zhì)的組成探究，難度中等，注意從濃硫酸的性質(zhì)角度思考，根據(jù)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，對(duì)學(xué)生的邏輯推理有較高的要求．