Question

4．某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：
Ⅰ．将光亮铜丝插入浓硫酸，加热；
Ⅱ．待产生大量黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；
Ⅲ．冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用．
（1）步骤Ⅲ中，“从反应后的混合物中分离出黑色沉淀”的操作是将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤．
（2）该同学假设黑色沉淀是CuO．检验过程如下：
查阅文献：检验微量Cu²⁺的方法是：向试液中滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu²⁺．
①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，未见明显现象，再滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，产生红褐色沉淀．
②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，未见红褐色沉淀．
由该检验过程所得结论是黑色沉淀中不含有CuO．
（3）再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物．实验如下：

实验装置	现象
	1．A试管中黑色沉淀逐渐溶解 2．A试管内上方出现红棕色气体 3．B试管中出现白色沉淀

①现象2说明黑色沉淀具有还原性．
②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是B试管中出现白色沉淀，相应的离子方程式是NO₂+SO₂+Ba²⁺+H₂O═BaSO₄↓+NO↑+2H⁺．
③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需进行的实验是取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu²⁺，说明黑色沉淀是铜的硫化物．
（4）以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物．进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu₂S的混合物．将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀溶解，其中CuS溶解的化学方程式是CuS+4H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+4SO₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）将铜与浓硫酸反应后的溶液冷却后通过过滤可以得到黑色固体；
（2）根据题中信息中检验铜离子的方法对②进行分析，然后得出正确结论；
（3）①红棕色气体为二氧化氮，说明稀硝酸被还原生成一氧化氮，黑色固体具有还原性；
②根据反应现象③可知黑色固体与稀硝酸反应生成了二氧化硫，证明黑色固体中含有硫元素；二氧化氮、二氧化硫的混合气体能够与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，据此写出反应的离子方程式；
③还需要确定黑色固体中含有铜离子；
（4）浓硫酸具有强氧化性，能够将硫化铜中硫氧化成硫酸铜、二氧化硫和水，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）步骤Ⅲ中，“从反应后的混合物中分离出黑色沉淀”的操作为：将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤，
故答案为：将反应后的混合物倒入装有冷水的烧杯中，冷却后过滤；
（2）向试液中滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu²⁺，根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，未见红褐色沉淀可知，黑色固体中一定不含CuO，
故答案为：黑色沉淀中不含有CuO；
（3）①A试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有一氧化氮生成，证明了黑色固体具有还原性，在反应中被氧化，
故答案为：还原；
②根据反应现象③B试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色固体中含有硫元素；发生反应的离子方程式为：NO₂+SO₂+Ba²⁺+H₂O═BaSO₄↓+NO↑+2H⁺，
故答案为：B试管中出现白色沉淀；NO₂+SO₂+Ba²⁺+H₂O═BaSO₄↓+NO↑+2H⁺；
③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需检验黑色固体中含有铜离子，方法为：取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu²⁺，说明黑色沉淀是铜的硫化物，
故答案为：取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K₄[Fe（CN）₆]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu²⁺，说明黑色沉淀是铜的硫化物；
（4）浓硫酸具有强氧化性，硫化铜与浓硫酸反应的化学方程式为：CuS+4H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+4SO₂↑+4H₂O，
故答案为：CuS+4H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+4SO₂↑+4H₂O．

点评 本题考查了浓硫酸的化学性质、性质实验方案的设计，题目难度中等，试题涉及的题量稍大，知识点较多，理解题中信息是解题关键，如根据铜离子检验方法解答（3）③；试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．