为研究铜与浓硫酸的反应,某化学兴趣小组进行如下实验。
实验Ⅰ 反应产物的定性探究
实验装置如图所示。(固定装置已略去)
(1)A中反应的化学方程式为 。
(2)F烧杯中的溶液通常是 。
(3)实验过程中,能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是 。
(4)实验结束后,证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。
(5)为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断,还须进行一次实验。实验方案为 。
实验Ⅱ 反应产物的定量探究
(6)在铜与浓硫酸反应的过程中,发现有黑色物质出现,经查阅文献获得下列资料。
资料1:
硫酸/mol·L-1 | 黑色物质出现的温度/℃ | 黑色物质消失的温度/℃ |
15 | 约150 | 约236 |
16 | 约140 | 约250 |
18 | 约120 | 不消失 |
资料2:X射线晶体分析表明,铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。仅由上述资料可得出的正确结论是 __。
a.铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个
b.硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质
c.该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L-1
d.硫酸浓度越大,黑色物质越快出现、越难消失
(7)为测出硫酸铜的产率,将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液,取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡,以淀粉溶液为指示剂,用b mol·L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2,3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL。若反应消耗铜的质量为a g,则硫酸铜的产率为 _。(已知:2Cu2++4I-=2CuI+I2,2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)
(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液等)
(3)D装置中黑色固体颜色无变化,E中溶液褪色
(4)将A装置中试管内冷却的混合物沿杯壁(或玻璃棒)缓缓倒入盛有水的烧杯中,并不断搅拌,看溶液是否变蓝
(5)使用上述装置,不放入铜丝进行实验,观察无水硫酸铜是否变蓝
(6)abd (7)%
(1)反应的还原产物为SO2;(2)该实验尾气为SO2,可以用强碱或者强氧化剂溶液吸收;(3)要证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素则需证明A中还原产物为SO2而非H2,产物为SO2则D中黑色固体颜色不变,E中品红溶液会褪色;(4)若含有Cu2+则溶于水显蓝色;(5)对比实验中,不加入铜丝则反应不会发生,由现象可以判断反应外的因素对实验是否存在影响;(6)生成物可能不止一种,则反应可能不止一个,a项正确;硫酸浓度越低,黑色物质出现的温度越高,消失的温度越低,则硫酸浓度选择适当,可避免最后产物中出现黑色物质,b项正确;只要控制在合适的温度,浓硫酸浓度小于15 mol/L也可与铜反应,c项错误;硫酸浓度越大,黑色物质出现温度越低,消失温度越高,d项正确;(7)滴定反应溶液中铜离子的物质的量为 mol,滴定I2消耗的Na2S2O3的物质的量为
mol,可知反应生成的I2的物质的量为
mol,反应生成的Cu2+的物质的量为
mol,则CuSO4的产率为
%。