Question

【題目】已知CuS和Cu2S均為黑色，常溫下都不溶于稀鹽酸，在氧氣中加熱，最后都轉化為CuO和SO2。某黑色固體樣品的成分可能是CuO、CuS和Cu2S的一種或幾種。某課外研究小組為探究其成分，設計以下實驗測定該樣品與氧氣反應前后的質量變化，同時檢測其氣體產物。

（1）獲得氧氣的反應方程式為__________。硫化亞銅與氧氣反應的方程式為__________。

（2）利用上述裝置（可重復使用）進行實驗，氣流經導管的順序為__________。

（3）實驗測得樣品質量為m1，與氧氣充分反應后的固體質量為m2，m1 =m2，且C裝置中品紅褪色，則樣品的成分（寫出所有可能情況）_________。

（4）該實驗小組為了控制實驗中氧氣的產生速率，設計了如下圖所示的實驗裝置繼續探究不同的催化劑對H2O2分解的催化效率。

①實驗時可以通過測量_________來體現H2O2的分解速率的大小。

②請設計實驗比較Fe3+含 Cu2+對H2O2分解的催化效率（完成以下實驗方案）：_______，最后，比較兩個實驗的氧氣的體積。（試劑儀器不限，裝置用上圖）

Answer 1

【答案】 2H2O22H2O+O2↑ Cu2S+2O22CuO+SO2 eabfghiedab（ab之間、fg之間、hi之間順序可互調） 只含有Cu2S或含有CuO和Cu2S 相同時間內產生O2的體積（或生成相同體積O2所需要的時間） 分別在錐形瓶中加入等濃度等體積的FeCl3溶液和CuCl2溶液，用針筒a分別裝好等濃度等體積的H2O2溶液。按上圖密封好裝置，將H2O2溶液快速注射進錐形瓶，并記錄等時間內b這生成氧氣的體積。（以上體積、濃度、時間可具體化，關鍵是相等）

【解析】（1）雙氧水分解生成氧氣，則獲得氧氣的反應方程式為2H2O22H2O+O2↑。硫化亞銅與氧氣反應生成SO2、氧化銅，反應的方程式為Cu2S+2O22CuO+SO2。（2）生成的氧氣需要干燥，生成的SO2可以用品紅溶液檢驗，由于SO2易溶于水，需要防止倒吸且需要尾氣處理，則氣流經導管的順序為eabfghiedab。（3）實驗測得樣品質量為m1，與氧氣充分反應后的固體質量為m2，m1 =m2，且C裝置中品紅褪色，說明有SO2生成，所以CuS和Cu2S至少有一種。又因為反應后的固體質量相等，根據Cu2S+2O22CuO+SO2可知反應前后固體質量不變，則樣品的成分為：只含有Cu2S或含有CuO和Cu2S。（4）①雙氧水分解產生氧氣，則實驗時可以通過測量相同時間內產生O2的體積（或生成相同體積O2所需要的時間）來體現H2O2的分解速率的大小。②要比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效率需要保持其他條件相同，則實驗方案為：分別在錐形瓶中加入等濃度等體積的FeCl3溶液和CuCl2溶液，用針筒a分別裝好等濃度等體積的H2O2溶液。按上圖密封好裝置，將H2O2溶液快速注射進錐形瓶，并記錄等時間內b這生成氧氣的體積，最后，比較兩個實驗的氧氣的體積。