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若干中学化学疑难问题研究 1.Cu与浓H2SO4共热的产物 质疑 黑色沉淀是何物？是氧化铜？如何鉴别？ 过量的铜与一定量的浓硫酸共热反应时。经一段时间反应后，由于硫酸的消耗和水的生成致使浓硫酸变为稀硫酸？ 为何会出现如此多变的现象呢?产生该现象的原因是？ 探究黑色沉淀的成分 黑色物质可能是CuO？ Cu2S？ CuS？ 1950年 H2SO4 + Cu=[H2SO3] + [CuO] [H2SO3] =H2O+ SO2 H2SO4+ [CuO] = CuSO4 + H2O 1983年 2H2SO4 （浓）+ Cu = CuSO4 + 2H2O + SO2↑ 黑色物质是铜被氧化成氧化铜吗？ Cu2S， CuS不溶于稀酸。 CuO溶于稀酸。 胡苗,陈贝,胡超凯.化学教学,2005,(7,8):45认为黑色物质是CuO 李 颖 ,刘 怀 乐.化学教育,2007,（11）认为黑色物质为Cu2O，Cu2S，CuS，S 段昌平,江岚.化学教育 ,2009,(2)认为黑色物质为Cu2S，CuS 翟菊红 .化学教育 ,2009,(9)认为黑色物质为Cu2S，CuS 加热初期，Cu片表面变黑，溶液近乎无色(略带蓝）； 继续加热，有大量刺激性气味气体，黑绿色浊液出现，管底灰白色固体沉积； 再加热管中“白雾”涌出，浊液澄清(略带蓝)，管底灰白色固体增多，Cu片消失； 冷却、静置，将试管中溶液倒另入一支装水试管中，管壁发烫，溶液只略带蓝，将管底固体倒入水中，溶液蓝色十分鲜明。 2H2SO4 (浓)+Cu = CuSO4 + 2H2O + SO2↑（150℃~338 ℃ ） 5Cu+4H2S04(浓) = Cu2S↓+3CuSO4 + 4H2O （0℃~150 ℃ ） 2H2SO4 (浓)+ Cu2S = CuS↓ + CuSO4 + 2H2O + SO2↑ CuS+ 2H2S04(浓) = S↓ + CuSO4 + 2H2O + SO2↑ S + 2H2S04(浓) = 2H2O +3SO2↑ H2SO4+2H++2e-=SO2+2H2O E⊙=0.17V H2SO4+6H++6e-=S+4H2O E⊙=0.36V H2SO4+8H++8e-=S+4H2O E⊙=0.30V 由电 势 数 据可见，硫酸并不是一种强氧化剂，它只在强还原剂存在时和高浓度(和高温时)才是强氧化剂。更准确地说，即使是高浓度、高温条件下的浓硫酸，也只能算是一个中等强度的氧化剂。由于它的氧化能力有限，在实际跟还原性较弱的不活泼金属Cu的反应中，它无力把所有的Cu+ 2全部氧化为高氧化态(Cu)，它仅能把Cu氧化成较低氧化态(Cu+1)，而自身更是还原为更低的氧化态(S-2， S）这是顺理成章的结果。 加热初期，温度不高(低于100℃)，浓硫酸氧化性不够强，部分Cu失去1个电子，Cu+结构为3d10，在干燥环境(浓H2SO4)中较稳定；Cu2S溶度积又特小(KSP， Cu2S ﹦2．0×10-47KSP，CuS﹦8．5×10-45)易形成! 浓硫酸变稀？ 产生黑色沉淀条件的探究 从以上实验可证明，铜与浓硫酸反应，低温或浓度在14～15 mol／L浓H2SO4易产生黑色沉淀，高温的浓硫酸几乎不产生黑色沉淀。 * * Cu与浓H2SO4共热的实验现象 加热初期，Cu片表面变黑，溶液近乎无色(略带蓝）； 继续加热，有大量刺激性气味气体，黑绿色浊液出现，管底灰白色固体沉积； 再加热管中“白雾”涌出，浊液澄清(略带蓝)，管底灰白色固体增多，Cu片消失； 冷却、静置，将试管中溶液倒另入一支装水试管中，管壁发烫，溶液只略带蓝，将管底固体倒入水中，溶液蓝色十分鲜明。 77.5 78.9 80.6 86.6 90 95.3 98.3 H2SO4% 197 203.5 209 241 264 297 338 沸点/℃