Question

已知胆矾在不同温度下可以逐步失水： CuSO4?5H2O——→CuSO4?3H2O——→CuSO4?H2O——→CuSO4

已知胆矾在不同温度下可以逐步失水：
CuSO4?5H2O——→CuSO4?3H2O——→CuSO4?H2O——→CuSO4
某课外活动小组准备用浓硫酸和铜片为主要原料制取少量胆矾，其主要步骤有：①取少量铜片放在干燥的蒸发皿内，用酒精灯灼烧到其表面变黑为止；②向蒸发皿内加入一定量浓硫酸并加热，反应结束后发现有少量黑色固体及白色固体存在；③将上述冷却后的反应混合物用水稀释得蓝色溶液，白色固体消失，但仍有黑色固体存在；④向稀释后的所得溶液中加入过量碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，充分搅拌；⑤过滤，弃去不溶物；⑥将滤液转回洗净的蒸发皿内，用沸水浴缓缓加热蒸发，浓缩至表面有晶膜析出时为止，取下蒸发皿使溶液冷却，析出蓝色晶体。

步骤④中发生反应的离子方程式是什么？步骤②中得到的黑色固体又是什么
请附详细解答，谢谢！

Answer 1

步骤1中反应为铜灼烧后，表面为氧化铜，但可能还有铜在内层未与氧气反应生成氧化铜。
步骤2加入浓硫酸并加热，发生的主要反应为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，以及Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+H2O+SO2，由元素守恒及物质的黑色可得：黑色固体可能是CuO、CuS或Cu2S，白色固体主要为CuSO4。
步骤3用水稀释时，浓硫酸变为稀硫酸，CuO能和稀硫酸反应，同时白色固体硫酸铜能溶于稀硫酸，“白色固体消失”说明2中白色固体确实为CuSO4，而CuS或Cu2S与稀硫酸不反应，可在步骤5中过滤时除去。
步骤4加入“过量碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]”时，溶液中未反应的稀硫酸与加入的碱式碳酸铜反应生成硫酸铜。离子方程式为：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++2H2O+2CO2↑
综上所述：步骤4离子方程式见上。步骤2中的黑色固体可能为CuS或Cu2S

追问

黑色固体为什么可能是CuO、CuS或Cu2S，CuS或Cu2S是怎么来的？谢

追答

高中阶段学习铜与浓硫酸反应的时候，只介绍了生成产物为硫酸铜、二氧化硫和水的情况，实际上，这个反应是很复杂的，在一定条件下，铜可把硫酸中+6硫还原成负2价的硫、铜本身也可能仅被氧化为正一价的亚铜。所以才可能有上述产生产生。高中阶段基于此反应的特殊性，出现了很多探究性的题目。希望对你有所帮助。