Question

【题目】某校化学小组同学研究 Cu与H2SO4 溶液反应，小伟同学实验记录如下：

实验编号	实验操作	实验现象
Ⅰ	取螺旋状铜丝在酒精灯上烧至红热，迅速伸入装有 10 mL 3 mol/L H2SO4溶液的试管中	产生大量白雾；溶液颜色变为浅蓝色；试管中出现红色浑浊
Ⅱ	步骤一：取螺旋状铜丝在酒精灯上烧至红热， 迅速伸入装有10 mL蒸馏水的试管中； 步骤二：冷却后加入5 mL 3 mol/L H2SO4	步骤一：产生少量白雾；试管中出现黑色浑浊，略带红色 步骤二：浑浊全部为红色；溶液略显蓝色

(1)实验一：探究白雾的成分

①波波同学收集实验Ⅰ中白雾，加入品红溶液，溶液褪色，得出结论：白雾成分包含 SO2。可能是因为局部温度过高产生，写出有关化学方程式 ________。

②艳艳同学认为不妥，补充实验Ⅲ：

实验编号	实验操作	实验现象
Ⅲ	步骤一：取品红溶液，加 3 mol/L H2SO4溶液，加热； 步骤二：收集实验Ⅰ中白雾，加入品红溶液，加热	步骤一：溶液褪色，加热无颜色变化； 步骤二：溶液褪色，加热无颜色变化

根据实验Ⅲ，可推断白雾成分是______，而并非SO2。

(2)实验二：探究红色固体的成分。经过分析，实验Ⅰ和实验Ⅱ中的红色浑浊成分相同。

（资料）Cu2O能溶在浓氨水中形成无色Cu(NH3)2+，很容易被氧气氧化为蓝色Cu(NH3)22+；Cu2O能与一定浓度的酸溶液发生反应：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。

①写出Cu2O溶在浓氨水中的离子方程式 _______。

②对于红色浑浊的成分，谷哥设计实验并实施，证实了红色固体中只有Cu2O。他的实验是：将实验Ⅰ试管中固体过滤洗涤，得红色固体，__________。

③结合实验Ⅰ和Ⅱ，吉吉同学确定铜丝烧至红热时生成了______。

(3)实验三：探究红色固体不溶的原因。经过检验，实验Ⅰ和实验Ⅱ反应后的溶液均显酸性，对于体系中有Cu2O固体的原因：

龙校假设：在实验条件下，随着溶液酸性降低，Cu2O与酸无法反应。

乔博假设：在实验条件下，随着溶液酸性降低，Cu2O与酸反应速率变小。

邹邹同学继续实验：

实验编号	实验操作	实验现象
Ⅳ	取Cu2O固体少量，加入到装有 10 mL3 mol/L H2SO4 溶液的试管中	溶液迅速变为蓝色；试管中出现少量亮红色固体
Ⅴ	取Cu2O固体少量，加入到装有 10 mL 3 mol/L H2SO4 和少量CuSO4 (浅蓝色)的试管中	现象同Ⅳ
Ⅵ	重复实验Ⅰ，振荡试管，分为两等份。第一份立刻加入浓硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L；第二份静置 4 h之后，过滤，向固体中加入浓硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L	第一份加酸后红色固体明显减少，溶液蓝色加深；第二份静置时，固体减少，溶液缓慢变为蓝色，固体加酸后无明显现象。

①实验Ⅴ的目的是 ______。

②通过以上实验，臧臧同学得出的结论是______。

Answer 1

【答案】Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4 Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O 加入到足量浓氨水中，固体全部溶解得无色溶液，很快变成蓝色溶液 CuO和Cu2O 证明Cu2+对Cu2O与酸的反应没有干扰 随着溶液酸性降低，Cu2O与酸反应速率变小。

【解析】

(1)①Cu与浓硫酸共热，发生氧化还原反应，产生CuSO4、SO2、H2O；

②根据III对比实验可知白雾成分是H2SO4；

(2)①Cu2O与氨水中的NH3·H2O反应产生Cu(NH3)2+，结合物质的溶解性及存在形式书写反应的离子方程式；

②根据【资料】中提供信息解答；

③Cu加热后产生黑色固体是CuO，红色固体是Cu2O；

(3)①对比IV、V的不同分析判断；

②探究浓度对化学反应速率的影响。

(1)①Cu与浓硫酸共热，发生氧化还原反应，产生CuSO4、SO2、H2O，反应的化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O；

②品红溶液中加入稀硫酸与实验I的白雾中加入品红溶液，操作相同，实验现象相同，证明实验I中白雾成分是H2SO4；

(2)①Cu2O与浓氨水中的NH3·H2O反应产生Cu(NH3)2+，根据电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为：Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O；

②证明固体中只有Cu2O，可利用Cu2O能溶在浓氨水中形成无色Cu(NH3)2+，且很容易被氧气氧化为蓝色Cu(NH3)22+；若在酸性环境中，而Cu2O能与一定浓度的酸溶液发生反应：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。所以检验固体中只有Cu2O的方法是：将固体加入到足量浓氨水中，固体全部溶解得无色溶液，很快变成蓝色溶液；

③根据实验一、二现象，及上述结论可知铜丝烧至红热时生成了CuO和Cu2O；

(3)①IV只加入了H2SO4溶液，而实验V除了加入等体积、等浓度的硫酸外，还加入了一定量的CuSO4溶液，进行对比，结果IV、V的实验现象相同，说明Cu2+对Cu2O与酸的反应没有干扰；

②第一份加酸后红色固体明显减少，溶液蓝色加深；第二份静置4 h时，固体减少，溶液缓慢变为蓝色，固体加酸后无明显现象，说明随着溶液酸性降低，Cu2O与酸反应速率变小。