精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
14.已知CuS和Cu2S均为黑色,常温下都不溶于稀盐酸,在氧气中加热,最后都转化为CuO和SO2.某黑色固体样品的成分可能是CuO、CuS和Cu2S的一种或几种.某课外研究小组为探究其成分,设计以下实验测定该样品与氧气反应前后的质量变化,同时检测其气体产物.

(1)获得氧气的反应方程式为2H2O2 $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑.硫化亚铜与氧气反应的方程式为Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO2
(2)利用上述装置(可重复使用)进行实验,气流经导管的顺序为eabfghIedab.
(3)实验测得样品质量为m1,与氧气充分反应后的固体质量为m2,m1=m2,且C装置中品红褪色,则样品的成分(写出所有可能情况)只含有Cu2S或含有CuO和Cu2S.
(4)该实验小组为了控制实验中氧气的产生速率,设计了如图1所示的实验装置继续探究不同的催化剂对H2O2分解的催化效率.
①实验时可以通过测量相同时间内产生O2的体积(或生成相同体积O2所需要的时间)来体现H2O2的分解速率的大小.
②请设计实验比较Fe3+含 Cu2+对H2O2分解的催化效率(完成以下实验方案):分别在锥形瓶中加入等浓度等体积的FeCl3溶液和CuCl2溶液,用针筒a分别装好等浓度等体积的H2O2溶液.氨上图密封好装置,将H2O2溶液快速注射进锥形瓶,并记录等时间内b这生成氧气的体积,最后,比较两个实验的氧气的体积.(试剂仪器不限,装置用图2)

分析 (1)装置B是过氧化氢滴入氯化铜溶液中,氯化铜做催化剂过氧化氢分解生成氧气;硫化亚铜与氧气反应生成氧化铜和二氧化硫;
(2)某黑色固体样品的成分可能是CuO、CuS和Cu2S的一种或几种,实验测定该样品与氧气反应前后的质量变化,同时检测其气体产物,通过装置c检验生成的二氧化硫气体,通过碱石灰吸收二氧化硫和水蒸气,并干燥氧气,进入装置D和样品发生反应,生成的二氧化硫易溶于水,通过装置E防止倒吸,通过装置C检验生成的二氧化硫,通过装置装置A吸收剩余的二氧化硫;
(3)实验测定样品质量为m1,与氧气充分反应后的固体质量为m2,m1=m2,且C装置中品红褪色,说明生成了二氧化硫气体,CuS和Cu2S至少有一种,因为反应后固体质量不变,结合反应Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO2 ,反应前后质量不变分析判断;
(4)①过氧化氢分解生成气体,测定生成气体的时间可以判断反应速率;
②比较Fe3+含 Cu2+对H2O2分解的催化效率,需要保持其他条件相同.

解答 解:(1)装置B是过氧化氢滴入氯化铜溶液中,氯化铜做催化剂过氧化氢分解生成氧气,反应的化学方程式为:2H2O2 $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑,硫化亚铜与氧气反应生成氧化铜和二氧化硫,反应的化学方程式为:Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO2
故答案为:2H2O2 $\frac{\underline{\;CuCl_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑; Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO2
(2)生成氧气需要干燥,二氧化硫可以用品红溶液检验,由于二氧化硫易溶于水需要防止倒吸且进行尾气吸收,气体产物,通过装置c检验生成的二氧化硫气体,通过碱石灰吸收二氧化硫和水蒸气,并干燥氧气,进入装置D和样品发生反应,生成的二氧化硫易溶于水,通过装置E防止倒吸,通过装置C检验生成的二氧化硫,通过装置装置A吸收剩余的二氧化硫,所以气流经导管的顺序为:eabfghiedab,
故答案为:eabfghiedab;
(3)实验测定样品质量为m1,与氧气充分反应后的固体质量为m2,m1=m2,且C装置中品红褪色,说明生成了二氧化硫气体,CuS和Cu2S至少有一种,因为反应后固体质量不变,结合反应Cu2S+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO2 ,可知,反应前后固体质量不变,则样品中成分为Cu2S或CuO和Cu2S,
故答案为:只含有Cu2S或含有CuO和Cu2S;
(4)①过氧化氢分解生成氧气,实验过程中可以通过测定相同时间内生成氧气的体积或生成相同体积的氧气所需时间来表现过氧化氢的分解速率大小,
故答案为:相同时间内产生O2的体积或生成相同体积O2所需要的时间;
②比较Fe3+含 Cu2+对H2O2分解的催化效率,需要保持其他条件相同,实验方案为:分别在锥形瓶中加入等浓度等体积的FeCl3溶液和CuCl2溶液,用针筒a分别装好等浓度等体积的H2O2溶液,按照上图密封好装置,将H2O2溶液快速注射进锥形瓶,并记录等时间内b这生成氧气的体积,
故答案为:分别在锥形瓶中加入等浓度等体积的FeCl3溶液和CuCl2溶液,用针筒a分别装好等浓度等体积的H2O2溶液,按照上图密封好装置,将H2O2溶液快速注射进锥形瓶,并记录等时间内b这生成氧气的体积.

点评 本题考查了实验探究物质组成、反应现象判断、实验方案的设计、对比实验的应用等,掌握基础是解题关键,题目难度较大.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,以及少量Fe、Si的化合物.可以用孔雀石为原料制备胆矾(CuSO4•5H2O),步骤如图:

请回答下列问题:
(1)试剂①是一种常见的酸,写出其化学式H2SO4.过滤所需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒.
(2)实验室检验Fe3+的常用方法是取样,向其中滴加KSCN溶液,溶液变血红色,则含有Fe3+
(3)溶液A中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,上述流程中需要用试剂②将溶液A中的Fe2+全部转化为Fe3+,从而形成溶液B,则试剂②能否用氯水不能,如加氯水会引入杂质Cl-(填“能”或“不能”,若“不能”,请解释原因).
(4)由溶液C获得胆矾,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作.
(5)取25.00mL溶液A,用1.000×10-2mol/LKMnO4标准溶液滴定.反应离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O,若消耗标准溶液20.00mL,则溶液A中Fe2+的浓度为0.040mol/L.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:实验题

5.草酸晶体的组成可用H2C2O4•xH2O表示,为了测定x值,进行如下实验:
称取Wg草酸晶体,配成100.00mL水溶液
(1)称25.00mL所配制的草酸溶液置于锥形瓶内,加入适量稀H2SO4后,用浓度为amol•L-1的KMnO4溶液滴定到KMnO4不再褪色为止,所发生的反应2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O试回答:(1)实验中不需要的仪器有(填序号)cf,还缺少的仪器有(填名称)铁架台(带滴定管夹).
a.托盘天平(带砝码,镊子)b.滴定管   c.100mL量筒    d.100mL容量瓶   e.烧杯
f.漏斗     g.锥形瓶     h.玻璃棒    i.药匙      j.烧瓶
(2)实验中,标准液KMnO4溶液应装在酸式滴定管中,因为KMnO4溶液有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管中的橡皮管.
(3)若在接近滴定终点时,用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下,再继续滴定至终点,则所测得的x值会无影响(偏大、偏小、无影响)
(4)实验中用左手控制滴定管活塞(填仪器及部位),眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化,直至滴定终点.判断到达终点的现象是滴入最后一滴溶液,锥形瓶中溶液的颜色由无色变浅红且保持30秒内不褪色.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.药物E具有抗癌抑菌功效,其合成路线如图.

己知:NaBH4是一种很强的还原剂,可以将-C≡N还原为-CH2NH2
(1)化合物A的含氧官能团名称为醛基、醚键.
(2)反应①实际经历了两步反应,这两步的反应类型依次为加成反应、取代反应.设计反应①的目的是保护醛基.
(3)关于化合物D的说法错误的是ad(填序号).
a.1molD最多可与3molH2发生加成反应  b.可以与盐酸发生反应
c.可以使高锰酸钾酸性溶液褪色    d.是一种芳香烃
(4)反应物     的名称为乙二醇;写出其与对苯二甲酸反应生成高聚物的化学方程式
(5)以CH3CHO和CH3NH2为原料设计合成丙氨酸(CH3CH(NH2)COOH)的路线.
己知:RCH=NR′$\stackrel{HCN}{→}$$\stackrel{H+}{→}$
提示:①合成过程中无机试剂任选.
②合成路线表示方法示例为:CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH、H_{2}O}$CH3CH2OH→…

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.以A和B为原料合成扁桃酸衍生物F的路线如图:

(1)A的分子式为C2H2O3,可发生银镜反应,且具有酸性,A所含官能团的名称为醛基、羧基.写出A+B→C的反应类型:加成反应.
(2)中①、②、③三个-OH与钠反应活性由强到弱的顺序是③>①>②.
(3)E是由2分子C生成的含有3个六元环的化合物,E分子核磁共振氢谱峰面积之比1:2:2:1.
(4)DF的反应方程式是,1molF在一定条件下与足量NaOH溶液反应,做多消耗NaOH的物质的量为3 mol,符合下列条件的F的所有同分异构体有四种(不考虑立体异构),写出其中两种的结构简式:
①属于一元酸类化合物   ②苯环上只有2个取代基且处于对位,其中一个是羟基
(5)已知:RCH2COOH$→_{△}^{PCl}$下列流程是A的一种合成方法,写出方框中各物质的结构简式:
CH3COOH$→_{△}^{PCl}$B$→_{△}^{NaOH,H_{2}O}$C$\stackrel{盐酸}{→}$D

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下化学反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,其化学平衡常数K与温度t的关系如表:
t/℃200300400
KK1K20.5
①试比较:K1>K2(填“>”、“=”或“<”)
②400℃时,其逆反应2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数的值为:2.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用.
(1)某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.
在lL密闭容器中加入0.1mol N2和0.3mol H2,实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图所示:
实验②从初始到平衡的过程中,该反应的平均反应速率v(NH3)=0.008mol/(L.min);与实验①相比,实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的E、C(填字母编号).
A.增大压强     B.减小压强       C.升高温度       D.降低温度        E.使用催化剂
(2)已知NO2与N2O4可以相互转化:2NO2(g)?N2O4(g).
T℃时,将0.40mol NO2气体充入容积为2L的密闭容器中,达到平衡后,测得容器中c(N2O4)=0.05mol/L,则该反应的平衡常数K=5.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇的反应原理为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H.
表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
(1)根据表中数据可判断△H<0 (填“>”、“=”或“<”).
(2)300℃时,将2molCO、3molH2和2molCH3OH充入容积为1L的密闭容器中,此时反应将A(填序号):
A.正向移动 B.逆向移动  C.处于平衡状态  D.无法判断
(3)下列能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是C
A.恒温恒容下,混合气体的密度不在变化
B.达平衡时,v(CO):v(H2):v(CH3OH)=1:2:1
C.达平衡时,CH3OH浓度不再变化
D.单位时间内生产nmolCO同时生成2nmolH2

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.在一定体积的密闭容器中,进行化学反应:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)达到平衡状态,其化学平衡常数K和温度t的关系如表:
t℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c(CO)•c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}$;再充入CO2气体,则平衡正向移动(选“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”),平衡常数K不变(选“增大”、“减小”或“不变”).
(2)该反应的逆反应方向为放热反应方向(选填吸热、放热).
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是bc(多选扣分).
a.容器中压强不变      b.混合气体中c(CO)不变
c.v(H2)=v(H2O)         d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下的各物质平衡浓度符合:c(CO2)=c(CO),c(H2)=c(H2O),试判断此时的温度为830℃.

查看答案和解析>>

同步练习册答案