铜与浓硫酸反应黑色沉淀的探究

化工生产中的重要非金属元素1．二氧化硫能使溴水褪色，说明二氧化硫具有( )A．还原性B．氧化性C．漂白性D．酸性2．下列物品或设备主要成分中含有单质硅的是( )A．光导纤维B．水晶项链C．门窗玻璃D．太阳能电池3．下列物质可以用铝制容器存放的是()A．浓硝酸B．稀硫酸C．浓盐酸D．浓氢氧化钠溶液4．下列反应中，SO2表现氧化性的是()A．2SO2＋O2催化剂△3B．SO2＋H2O H2SO3C．2H2S＋SO2===3S↓＋2H2OD．SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl5．有关二氧化硫的说法错误的是()A．SO2通入Na2SO3或NaHCO3溶液均能发生反应B．SO2能使品红溶液褪色是因为它的氧化性C．用酒精灯加热已被SO2褪色的品红溶液，可恢复原来的红色D．SO2和O2混合后在催化剂存在的条件下加热，可生成三氧化硫6．下列关于浓硫酸特性的叙述不正确的是( )A．浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性B．浓硫酸能吸收气体中的水蒸气，常作氨气、二氧化硫等气体的干燥剂C．浓硫酸可以吸收固体中的湿存水、结晶水合物中的结晶水→12C＋11H2O，浓硫酸作脱水剂D．在反应C12H22O11浓硫酸7．下列关于氮及其化合物说法，不正确．．．的是( )A．氮气性质稳定，可用于工业制镁的冷却剂B．N2H4和N2O4可用作航天飞机的燃料C．碳酸氢铵常用作氮肥，不可与碱性肥料混用D．硝酸可用于制造染料、塑料、炸药和硝酸盐8．化学与生活、生产、科技密切相关。

下列说法错误的有( )A．工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料B．光导纤维的主要材料是SiO2C．单质硅可用于制取通信芯片D．“C919”飞机身使用的复合材料之一碳纤维，属于新型无机非金属材料9．用来鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作不正确的是()A ．分别取10 mL 溶液，质量大的是浓硫酸，质量小的是稀硫酸B ．观察液体流动性，流动性好的是稀硫酸，油状黏稠的是浓硫酸C ．把CuSO 4·5H 2O 晶体投入溶液中，逐渐变为白色粉末的是浓硫酸，晶体溶解的是稀硫酸D ．将铝片分别投入溶液，快速放出气体的是浓硫酸，放出气体慢的是稀硫酸10．空气质量报告主要包括“空气污染指数”、“首要污染物”、“空气质量级别”、“空气质量状况”等。

浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1（新课标）第四章第四节《氨硝酸硫酸》中，为了讲解浓硫酸的氧化性，设计了浓硫酸与铜反应的实验（实验4-9），教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的：“我们已经知道，铜不能与酸反应放出H2。

但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应，反应除生成硫酸铜外，还生成二氧化硫和水。

”（实验装置及现象如下图-1所示）一、提出问题在实际操作时，试管底部往往有黑色沉淀物，反应所形成的溶液呈灰绿色，加热时间长一些，溶液颜色可变浅。

如果有硫酸铜生成，溶液应该是蓝色，为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢？为了达到理想的实验效果并且解释这些现象，我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。

二、实验验证实验仪器：铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干；实验药品：铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。

（一）浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时，浓硫酸浓度对实验的影响。

1．实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。

实验现象：开始加热一会儿后产生气泡，在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中，形成黑色悬浊液。

随着温度升高，直至沸腾，黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。

试管中出现大量白雾，品红溶液褪色。

停止加热静置，未反应的铜表面有黑色物质，试管底部沉淀的固体物质呈灰白色，试管中的液体呈灰绿色。

继续冷却试管时，溶液的颜色慢慢变浅。

将此无色溶液倒入废液缸中，向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水，所得溶液呈很浅的蓝色。

【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。

实验现象：与【实验1-1】现象相似，但溶液中灰白色沉淀较少，溶液也呈浅蓝色。

冷却后溶液仍然为浅蓝色。

【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。

——综合性实验【提分训练】1．某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中，观察到铜片表面变黑，于是对黑色物质的组成进行实验探究。

(1)用如图所示装置进行实验1。

(加热和夹持仪器已略去)实验1：铜片与浓硫酸反应操作现象加热到120～250 ℃铜片表面变黑，有大量气体产生，形成墨绿色浊液继续加热至338 ℃铜片上黑色消失，瓶中出现“白雾”，溶液略带蓝色，瓶底部有较多灰白色沉淀的作用是防止C中溶液倒吸入A中；剂是NaOH溶液。

②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，实验操作及现象是冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝色溶液(或冷却后，将上层浓硫酸倒出，向瓶中加入少量水，得到蓝色溶液)。

(2)探究实验1中120～250 ℃时所得黑色固体的成分。

【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu2S中的一种或几种。

【查阅资料】资料1：亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]是Cu2＋的灵敏检测剂，向含有Cu2＋的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，生成红棕色沉淀。

资料2：实验2：探究黑色固体中是否含CuO是一定浓度的稀硫酸。

②甲认为ⅱ中溶液无色有可能是Cu2＋浓度太小，于是补充实验确认了溶液中不含Cu2＋，补充的实验操作及现象是向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液，没有明显现象(或无红棕色沉淀生成)。

实验3：探究黑色固体中是否含CuS、Cu2S250 ℃时所得黑色固体成分：不含CuO ，一定含有CuS ，可能含有Cu 2S 。

【实验反思】分析实验1中338 ℃时产生现象的原因，同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反应造成。

已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学方程式为CuS ＋4H 2SO 4(浓) =====△CuSO 4＋4SO 2↑＋4H 2O ，Cu 2S ＋6H 2SO 4(浓) =====△2CuSO 4＋5SO 2↑＋6H 2O 。

解析：(1)①反应生成的二氧化硫易溶于水，容易造成倒吸现象，装置B 可以防止C 中溶液倒吸入A 中。

实验专题复习1．（16分）甲同学进行Fe2+还原性的实验，针对异常现象进行探究。

步骤一：制取FeCl2溶液。

向0.1 mol•L-1FeCl3溶液中加足量铁粉振荡，静置后取上层清液，测得pH<1。

实验二：向2 mL FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol•L-1 KSCN溶液，无现象；再滴加5滴5% H2O2溶液（物质的量浓度约为1.5 mol•L-1、pH约为5），观察到溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成（经检验为O2）。

（1）用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因：、。

（2）甲探究步骤二中溶液褪色的原因：I. 取褪色后溶液两份，一份滴加FeCl3溶液无现象；另一份滴加KSCN溶液出现红色；II.取褪色后溶液，滴加盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。

III. 向2 mL 0.1 mol•L-1 FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol•L-1 KSCN溶液，变红，通入O2，无明显变化。

①实验I的说明；②实验III的目的是。

得出结论：溶液退色的原因是酸性条件下H2O2将SCN-氧化成SO42-。

（3）甲直接用FeCl2·4H2O配制①mol•L-1 的FeCl2溶液，重复步骤二中的操作，发现液体红色并未褪去。

进一步探究其原因：I．用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl3溶液，前者有丁达尔效应，后者无。

测所配FeCl2溶液的pH，约为3。

由此，乙认为红色不褪去的可能原因是②。

II．查阅资料后推测，红色不褪去的原因还可能是pH较大时H2O2不能氧化SCN-。

乙利用上述部分试剂，通过实验排除了这一可能。

乙的实验操作及现象是：2．（15分）某小组对Cu 与浓HNO 3的反应进行研究。

记录如下：装置 药品 现象 实验10.64 g Cu 片(0.01 mol)和20.0 mL 浓HNO 3 Cu 片消失，得到绿色溶液A ，放置较长时间．．．．．．后得到蓝色溶液B ，……Ⅰ.Cu 与浓HNO 3反应的化学方程式是 ________________________________ 。

2024年高考化学模拟试卷注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1、下列离子方程式书写正确的是A．小苏打治疗胃酸过多的反应：CO32－＋2H＋＝CO2↑＋H2OB．次氯酸钠溶液通入少通的CO2：2ClO－＋CO2＋H2O＝2HClO＋CO32－C．H218O2中加入H2SO4酸化的KMnO4：5H218O2＋2MnO4－＋6H＋＝518O2↑＋2Mn2＋＋8H2OD．过量SO2通入到Ba(NO3)2溶液中：3SO2＋2NO3－＋3Ba2＋＋2H2O＝3BaSO4↓＋2NO↑＋4H＋2、中国工程院院士李兰娟团队发现，阿比朵尔对2019-nCoV具有一定的抑制作用，其结构简式如图所示，下面有关该化合物的说法正确的是A．室温可溶于水和酒精B．氢原子种类数为10C．不能使酸性KMnO4溶液褪色D．1mol该分子最多与8mol氢气反应3、乙苯与氢气加成，其产物的一氯代物的同分异构体数目有（不考虑立体异构）( )A．4种B．5种C．6种D．7种4、25 ℃时，用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 mol·L－1 HX溶液，溶液的pH随加入的NaOH溶液体积的变化如图所示。

下列说法不正确的是（）A ．HX 为弱酸B ．V 1＜20C ．M 点溶液中离子浓度由大到小的顺序：c （X －）＞c （Na ＋）＞c （H ＋）＞c （OH －）D ．0.1 mol·L －1 NaOH 溶液和0.1 mol·L －1 HX 溶液等体积混合后，溶液中c （Na ＋）＝c （X －）＋c （OH －） 5、下列解释事实的化学用语错误的是A ．闪锌矿(ZnS)经CuSO 4溶液作用后，转化为铜蓝(CuS)：ZnS + Cu 2+＝CuS + Zn 2+B ．0.1 mol/L 的醋酸溶液pH 约为3：CH 3COOHCH 3COO - + H +C ．电解NaCl 溶液，阴极区溶液pH 增大：2H 2O + 2e -＝H 2↑+ 2OH -D ．钢铁发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe －3e -＝ Fe 3+6、氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600﹣700℃），具有效率高、噪音低、无污染等优点。

浓硫酸与铜反应的实验改进【问题的提出】在研究浓H2SO4的化学性质时，Cu与浓H2SO4的反应是用来说明浓H2SO4具有很强的氧化性的一个典型反应，为使学生能全面理解并掌握这一重要化学反应，在教材中设计了有关铜和浓硫酸发生反应的演示实验。

人教版教材必修一中的实验装置图为：但若按教材中所提供的装置进行实验，很难得到预期的实验现象，在实验过程中过多的浪费药品，而且会产生大量的有毒气体污染环境，尾气处理得不够充分，因此，我们应该从实验装置入手，在原有的基础上对实验进行必要的改进。

【实验目的】1.认识浓硫酸与铜的反应，进一步了解SO2的性质。

2.学会发现问题，提出问题，进而学会运用学过的化学知识设计实验方案，从实验中学会得出结论解决问题。

3.培养思考能力和动手能力，体会设计实验以及验证实验的乐趣。

【实验原理】铜与浓硫酸之间反应的化学方程式如下：2H2SO4（浓）+Cu===CuSO4+2H2O+SO2↑Cu与浓H2SO4反应生成SO2说明浓H2SO4具有很强的氧化性，而产生的SO2具有漂白性，同时SO2也是一种酸性气体，在实验中可以用品红试纸验证SO2具有漂白性，用蓝色石蕊试纸验证SO2是一种酸性气体。

【实验仪器与试剂】石蕊试纸1片【实验装置图】【实验步骤】1.取适量浓硫酸加入到具支试管中，用量不超过试管体积的三分之一（约10ml）；2.取铜丝穿过胶塞，使铜丝能在胶塞中上下活动，塞紧胶塞，然后将伸入试管中的铜丝一端拴上一束细铜丝，使铜丝下端没入浓硫酸之中；3.在硬质玻璃管中分别放上湿润的品红试纸、湿润的石蕊试纸，在烧杯中加入适量饱和NaOH溶液；4. 如图组装好装置后，用酒精灯加热浓硫酸5.待反应结束后，使大试管中浓硫酸与金属铜片发生脱离，移去酒精灯，加热硬质玻璃管，观察试纸颜色的变化；【实验现象】1.加热浓硫酸时产生大量白雾，直形玻璃管处有水珠生成2.硬质玻璃管中品红试纸由红色变为无色，蓝色石蕊试纸变为红色3.加热结束之后具支试管内液体变为浅绿色，试管底部有灰色粉末状沉淀。

一、选择题1．某小组同学进行铜与浓硫酸反应时，发现有黑色物质产生。

该小组同学猜测，黑色物质中可能含有CuO、Cu2S和CuS。

针对产生的黑色物质，该小组同学继续进行实验探究，获得数据如下表所示。

A．硫酸浓度越大，黑色物质越易出现、越难消失B．黑色物质消失过程中伴随大量H2S生成C．硫酸浓度为16 mol·L-1时，若先升温至250℃以上，再将铜丝与浓硫酸接触，可以避免黑色物质产生D．若取黑色物质洗涤、干燥后，加稀硫酸，固体质量不变，说明黑色物质中不含CuO 2．下列离子的检验方法及其结论一定正确的是A．向某溶液中加AgNO3溶液生成白色沉淀，则原溶液中有Cl-B．向某溶液中滴加NaOH溶液加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中有NH+4C．向某溶液中加入Na2CO3溶液产生白色沉淀，则原溶液中有Ba2＋D．向某溶液加入H2O2，再加KSCN溶液，溶液变为血红色，则原溶液中有Fe2+3．设N A为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是A．120.0g NaHSO4与MgSO4的固体混合物中含有离子总数为2N AB．1.0L 1.0mol/L的NaHCO3水溶液中含有的氧原子数为3N AC．0.1mol Fe恰好溶解在100mL某浓度的硝酸溶液中，该反应转移的电子数为0.3N A D．反应KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O中，生成3mol氯气时转移6N A个电子4．对下列实验事实的解释不正确的是A ．AB ．BC ．CD ．D5．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K +、4NH +、Cl -、Mg 2+、Ba 2+、23CO -、24SO -，现取三份100mL 溶液进行如下实验： (1)第一份加入AgNO 3溶液有沉淀产生(2)第二份加足量NaOH 溶液加热后，收集到气体0.04mol(3)第三份加足量BaCl 2溶液后，得干燥沉淀6.27g ，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g 。

2020年高三化学一轮复习：浓硫酸的性质易错点解读【考点精细解读】1．浓硫酸的性质及应用熟记浓硫酸的五大性质(强氧化性、脱水性、吸水性、酸性和难挥发性)及它们的应用，特别是浓硫酸的强氧化性、脱水性和吸水性，重点是浓硫酸的强氧化性。

2．理清浓硫酸的脱水性和吸水性的区别（1）吸水性：浓硫酸能吸收物质中游离的水，可用作干燥剂。

（2）脱水性：浓硫酸可将有机物中的H、O以2∶1比例脱去。

3．注意“量变”引起的“质变”在理解浓硫酸与铜、锌、铁、铝以及与碳、硫等反应时，我们要动态地看待反应过程，例如在浓硫酸与铜的反应中，开始是浓硫酸，但随着反应的进行硫酸的浓度逐渐减小，最后变成了稀硫酸，稀硫酸与铜不反应。

4．SO2－4检验的易错点（1）只加可溶性钡盐，不酸化。

误将CO2－3、PO3－4、SO2－3等干扰离子判断成SO2－4。

因上述离子会产生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。

（2）误将Ag＋、Pb2＋判断成SO2－4。

如向待测液中滴加BaCl2溶液，再加稀盐酸有白色沉淀便断定含SO2－4。

其错误是未注意溶液中不含SO2－4，而含Ag＋或Pb2＋时也会产生同样的现象：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)，Pb2＋＋2Cl－===PbCl2↓(白色)。

（3）误将SO2－3判断成SO2－4。

如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便误以为有SO2－4。

该错误是未注意NO－3具有强氧化性，在酸性环境中发生反应：Ba2＋＋SO2－3===BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NO－3===3BaSO4↓(白色)＋2NO↑＋H2O。

【考点精确剖析】浓硫酸的性质、硫酸根离子的检验实验【典例剖析】某研究性学习小组做铜与浓硫酸反应的探究实验：①加热过程中发现试管底部有黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体；②倒去试管中的液体后，将残余固体(表面含有少量浓硫酸)倒入少量水中，发现溶液变蓝；并有黑色固体残余；③将②残余黑色固体过滤、洗涤后，向黑色固体中加入过量浓硝酸并加热，固体溶解，溶液变蓝；④向③所得溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀产生下列结论不正确的是( )A．铜与浓硫酸反应生成的白色固体是CuSO4B．①中灰白色固体不可能含有CuOC．②中的黑色固体可能含有CuS或Cu2SD．④中所得的白色沉淀是BaSO3【答案】D【变式训练】选用如图所示仪器中的两个或几个(内含物质)组装成实验装置，以验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，下列说法正确的是( )A．按气流从左向右流向，连接装置的正确顺序是A→F→E→C→D→BB．丁中溶液褪色，乙中溶液变浑浊说明甲中生成CO2C．丙中品红溶液褪色，乙中溶液变浑浊说明甲中生成CO2D．丁和丙中溶液都褪色，乙中溶液变浑浊，说明甲中有CO2生成【解析】A【答案】A．甲为浓硫酸与碳发生反应的装置，高锰酸钾可氧化二氧化硫，用酸性高锰酸钾溶液除SO2，再通过品红溶液不褪色确认SO2已除干净，验证木炭可被浓H2SO4氧化成CO2，可通过二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊确认，所以装置连接顺序为：A→F→E→C→D→B，故A正确；B．二氧化硫具有漂白性，二氧化硫能使品红褪色，丁装置用高锰酸钾酸性溶液除SO2，再通过品红溶液不褪色，证明二氧化硫已经除尽，若丙中品红褪色，则乙中的澄清的石灰水变浑浊，无法证明甲中反应生成了二氧化碳，故B错误；C．若丙中品红溶液褪色，则说明二氧化硫没有除尽，二氧化硫能够使澄清石灰水变浑浊，所以无法证明甲中有二氧化碳生成，故C错误；D．丁和丙都褪色，说明二氧化硫没有除尽，二氧化硫影响了二氧化碳的检验，不能根据乙中澄清石灰水不存在判断甲中生成了二氧化碳，故D错误；故答案为A。

铜与浓硫酸反应黑色沉淀的探究
探究铜与浓硫酸反应黑色沉淀
一、实验内容
1. 准备试剂：蒸馏水100mL，硫酸铜（CuSO4）0.1mol/L，硫酸
（H2SO4）0.2mol/L；
2. 将100ml蒸馏水中，先加入0.2mol/L的硫酸；
3. 分别小计量地依次加入0.1mol/L的硫酸铜溶液；
4. 观察铜与硫酸铜的反应产生的黑色沉淀；
二、实验原理
铜和浓硫酸在热反应下，发生反应，铜容易活化，形成氧化态的这一过程，即氧化铜的反应，在氧化过程中，由于铜与溶液中硫酸中的水离子络合，形成带有铜离子和硫酸根离子的络合物，然后出现沉淀，即黑色沉淀。

三、实验过程
1. 烧杯中加入100ml蒸馏水，并量取0.2mol/L的硫酸；
2. 小计量地，逐次加入0.1mol/L的硫酸铜；
3. 加入的硫酸铜后，可以观察到温度变化，温度缓慢地升高；
4. 随着温度升高，可以观察到混合液中有沉淀物出现，为黑色沉淀；
5. 实验结束后，将烧杯内剩余的混合液中的沉淀物用加热的蒸馏水冲洗，放入隔水加热，黑色沉淀可以更清晰地观察到。

四、实验结果
实验过程中，烧杯中的温度升高，混合液中出现了黑色沉淀，最终沉
淀物灼烧，可以溶解于蒸馏水中，但溶液呈低浓度绿色。

五、实验结论
用浓硫酸与铜在热反应下，可以产生黑色沉淀，而这种沉淀物可以溶
解于蒸馏水中，溶液呈低浓度绿色。

反应过程表明，铜在这种反应中，可以还原为铜的氯化物，氢硫的离子受到氢离子的抑制，以此形成黑
色沉淀。