Question

【題目】為探究氧化銅與硫的反應并分析反應后的固體產物，設計如下實驗裝置。

(1)如圖連接實驗裝置，并_____。

(2)將氧化銅粉末與硫粉按 5：1 質量比混合均勻。

(3)取適量氧化銅與硫粉的混合物裝入大試管中，固定在鐵架臺上，打開_____ 和止水夾 a 并______，向長頸漏斗中加入稀鹽酸，一段時間后，將燃著的木條放在止水夾 a 的上端導管口處，觀察到木條熄滅，關閉活塞 K 和止水夾 a，打開止水夾 b。該實驗步驟的作用是______，石灰石與稀鹽酸反應的離子方程式為___________________。

(4)點燃酒精燈，預熱大試管，然后對準大試管底部集中加熱，一段時間后，氣球膨脹， 移除酒精燈，反應繼續進行。待反應結束，發現氣球沒有變小，打開止水夾 c，觀察到酸性高錳酸鉀溶液褪色后，立即用盛有氫氧化鈉溶液的燒杯替換盛裝酸性高錳酸鉀溶液的燒杯，并打開活塞 K。這樣操作的目的是__________________。

(5)拆下裝置，發現黑色粉末混有磚紅色粉末。取少量固體產物投入足量氨水中，得到無色溶液、但仍有紅黑色固體未溶解，且該無色溶液在空氣中逐漸變為藍色。查閱資料得知溶液顏色變化是因為發生了以下反應：4[Cu(NH3)2]+ + O2+8NH3 H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O。

①經分析，固體產物中含有Cu2O。Cu2O 溶于氨水反應的離子方程式為______。

②仍有紅色固體未溶解，表明氧化銅與硫除發生反應 4CuO + S2Cu2O+SO2外，還一定發生了其他反應，其化學方程式為_________。

③進一步分析發現 CuO 已完全反應，不溶于氨水的黑色固體可能是_____(填化學式)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 活塞K 關閉 b、c 排除裝置中的空氣或氧氣 CaCO3 +2H+ =Ca2++ H2O+CO2↑ 避免SO2污染空氣 Cu2O+4NH3 · H2O =2[Cu(NH3)2]++2OH－+3H2O 2CuO+S2Cu+SO2 Cu2S

【解析】

(1)硫在加熱條件下易于空氣中的氧氣反應，對該實驗會產生影響，要確保實驗裝置中無空氣，保證密閉環境；

(3)氧化銅與硫的反應，需在無氧條件下進行，石灰石與鹽酸反應產生的CO2氣體排除裝置中的空氣；

(4)酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明產物有SO2，二氧化硫有毒不能排放到大氣中；

(5)反應剩余固體含有Cu2O(磚紅色)，加入氨水后但仍有紅黑色固體未溶解，表明有Cu，CuO與S的質量比為5∶1。而生成Cu2O的反應方程式為4CuO+ S2Cu2O+SO2，其中CuO與S的質量比為10∶1，因此S過量。

(1)探究氧化銅與硫的反應，需在無氧條件下進行(S在空氣與O2反應)，故需對裝置進行氣密性檢查；

(3)利用石灰石與鹽酸反應產生的CO2氣體排除裝置中的空氣，打開K使鹽酸與石灰石接觸，打開a，并檢驗是否排盡空氣，該實驗步驟的作用是排除裝置中的空氣或氧氣。石灰石與鹽酸反應的離子方程式是CaCO3+2H+=Ca2++ H2O+CO2↑；

(4)酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明產物有SO2，用盛有氫氧化鈉溶液的燒杯替換盛裝酸性高錳酸鉀溶液的燒杯，并打開活塞K的目的是盡量使SO2被吸收，避免污染環境；

(5)結合題意，反應剩余固體含有Cu2O(磚紅色)，因為Cu2O與氨水反應為Cu2O+4NH3·H2O=2[Cu(NH3)2]+(無色)+2OH－+ 3H2O，4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4 [Cu(NH3)4]2+(藍色)+4OH－+6H2O。但仍有紅黑色固體未溶解，表明有Cu，反應方程式為2CuO+S2Cu+SO2，其中CuO與S的質量比為5∶1。而生成Cu2O的反應方程式為4CuO+ S2Cu2O+SO2，其中CuO與S的質量比為10∶1，因此S過量，則可能發生反應2Cu+SCu2S，黑色固體為Cu2S。