Question

11．（1）在一次化学晚会上，一位同学表演了一个有趣的魔术：用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒在一洁净的铁片上点上数处，所点之处，点铁成“金”．你知道其中的奥妙吗？请用化学方程式表示其反应原理Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ．若根据上述反应设计成原电池，请在方框中画出原电池的装置图，标出正、负极和电解质溶液，并写出正负极电极反应式．
（2）铜在自然界多以+1价矿石存在，因为在固态或是高温下+1价铜比+2价铜稳定．辉铜矿（Cu₂S）炼铜的方法之一是将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物．将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧的矿石，混合后隔绝空气再进行高温熔烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体．这两个反应的化学方程式为2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂ 、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑．
（3）已知CuS、Cu₂S均为黑色不溶于水的固体，在空气中灼烧均生成CuO与SO₂，不用其他试剂，设计最简单的实验来鉴别二者：分别称量相同质量的CuS、Cu₂S，然后在坩埚中充分燃烧，冷却至室温称量剩余固体的质量，质量减小的为CuS，质量不变的为Cu₂S．

Answer 1

分析 （1）铁和硫酸铜溶液发生置换反应；原电池的总反应为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，根据原电池反应设计原电池，原电池正极材料为较不活泼金属或非金属材料，正极上发生还原反应；
（2）在高温下，辉铜矿先与氧气反应生成氧化亚铜和二氧化硫，氧化亚铜继续与硫化亚铜反应生成铜和二氧化硫；
（3）发生2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂、Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO₂，可知CuS在反应前后固体的质量减小，而Cu₂S燃烧后固体质量不变，利用其质量的变化可鉴别．

解答 解：（1）铁和硫酸铜溶液发生置换反应，方程式为Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ，原电池的总反应为Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，则该原电池中，Fe为负极，负极反应Fe-2e^-=Fe²⁺，Cu（或C）为正极，正极发生还原反应，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，电解质溶液为硫酸铜溶液，
则原电池装置为，
故答案为：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄ ；；Cu²⁺+2e^-=Cu；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）焙烧矿石的反应应该是硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜和二氧化硫，方程式为：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂，隔绝空气再进行焙烧，进行的反应应该是氧化亚铜继续与硫化亚铜反应生成铜和二氧化硫，方程式为：2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，
故答案为：2Cu₂S+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu₂O+2SO₂、2Cu₂O+Cu₂S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（3）CuS、Cu₂S均为黑色不溶于水的固体，在空气中灼烧生成CuO与SO₂，发生的燃烧反应分别为2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂、Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+SO₂，则分别称量相同质量的CuS、Cu₂S，然后在坩埚中充分燃烧，冷却至室温称量剩余固体的质量，质量减小的为CuS，质量不变的为Cu₂S，
故答案为：分别称量相同质量的CuS、Cu₂S，然后在坩埚中充分燃烧，冷却至室温称量剩余固体的质量，质量减小的为CuS，质量不变的为Cu₂S．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的鉴别、原电池的设计等知识，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应及反应前后固体质量变化为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等．