硫酸與銅共熱時(shí)溶液中先產(chǎn)生黑色物質(zhì)后變成灰白色物質(zhì)的原因
濃硫酸與銅共熱反應(yīng)是分步進(jìn)行的,銅先被濃硫酸氧化為黑色的氧化銅,氧化銅再與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅,這是反應(yīng)過程中的主要化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)的方程式為：
Cu+H2SO4（濃） CuO+SO2↑+H2O
CuO+ H2SO4（濃） CuSO4+ H2O
該過程的凈化反應(yīng)可表示為：
Cu+2H2SO4（濃） CuSO4+ SO2↑+ 2H2O
同時(shí)反應(yīng)過程中還伴有一些副反應(yīng),如生成有CuS、Cu2S等黑色物質(zhì),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,這些物質(zhì)又被濃硫酸氧化生成硫酸銅、二氧化硫、硫等物質(zhì).其副反應(yīng)有：
5Cu+4H2SO4（濃） 3CuSO4+Cu2S+4H2O
Cu2S +2H2SO4（濃） CuSO4+CuS+ SO2↑+ 2H2O
CuS +2H2SO4（濃） CuSO4+ SO2↑+S+ 2H2O
S +2H2SO4（濃） 3 SO2↑+ 2H2O
反應(yīng)過程中產(chǎn)生的黑色物質(zhì)是CuO 、Cu2S 、CuS等,后來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)榛野咨镔|(zhì)是未溶解于濃硫酸中的CuSO4.
產(chǎn)生大量白色煙霧及凝聚的淡黃色固體物質(zhì)慢慢消失的原因
由于反應(yīng)溶液處于沸騰狀態(tài)（濃硫酸的沸點(diǎn)溫度為338℃）,反應(yīng)中生成的水及一定量的硫酸變成蒸氣,因而在試管上方形成了硫酸的酸霧.濃硫酸與銅共熱時(shí)的副反應(yīng)中生成的硫在此溫度下有一部分變成了硫蒸氣從溶液中逸出,硫蒸氣先被冷凝成淡黃色固體附著在試管壁上.隨著試管內(nèi)溫度的逐漸升高,硫酸蒸氣將凝聚的硫氧化為二氧化硫而慢慢消失.其反應(yīng)的方程式為：
S +2H2SO4（濃） 3 SO2↑+ 2H2O