Question

13．Ⅰ．3.2g Cu与30mL，8mol/L过量HNO₃反应，硝酸的还原产物为NO，NO₂，反应后溶液中所含H⁺为a mol，则：
①此时溶液中所含的NO₃^-为（0.1+a）mol．
②所生成的NO在标准状况下体积为11.2（a-0.04） L．（以上结果均用含a的代数式表示）
Ⅱ．某黑色固体甲可能含有氧化铜、硫化铜、硫化亚铜，以及被掩蔽的氧化亚铜．
查阅资料知道：①氧化亚铜在酸性环境下会发生自身氧化还原反应生成Cu²⁺和铜单质，在氧气流中煅烧，可以转化为氧化铜．②硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸．在氧气流中煅烧，硫化铜和硫化亚铜都转化为氧化铜和二氧化硫．为了研究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如图所示的实验：

（1）③中在煅烧过程中一定发生的反应的化学方程式为2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂．
（2）关于固体甲的成分的判断中，下列说法正确的是BCD
A．固体甲中，CuS和Cu₂S不能同时存在；
B．固体甲中，CuO和Cu₂O至少有一种；
C．固体甲中若没有Cu₂O，则一定有Cu₂S；
D．固体甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

分析 Ⅰ．①反应硝酸有剩余，根据守恒守恒：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），据此计算；
②根据N元素守恒计算NO、NO₂总物质的量，再结合电子转移守恒列方程计算NO的物质的量，根据V=nV_m计算NO的体积；
Ⅱ．（1）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种，硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸，滤渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，在灼烧时可能发生反应：Cu+O₂=CuO、Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂ 、2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂，从质量变化的角度分析；
（2）结合（1）的分析可知一定存在的反应，再根据固体质量变化进行分析判断．

解答 解：I．①n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，反应后溶液存在Cu²⁺、H⁺、NO₃^-，
其中n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.05mol，n（NO₃^-）=amol，
根据溶液呈电中性原则，可知溶液中存在：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），
则n（NO₃^-）=2×0.05mol+amol=（0.1+a）mol，
故答案为：（0.1+a）；
②根据N元素守恒，NO、NO₂总物质的量=0.03L×8mol/L-amol=（0.24-a）mol，
设生成的NO、NO₂的物质的量分别是xmol、ymol，则：x+y=（0.24-a）
由电子转移守恒，3x+y=0.05×2，
联立方程，解得x=（0.5a-0.02）
故NO的体积为（0.5a-0.02）mol×22.4L/mol=11.2（a-0.04）L
故答案为：11.2（a-0.04）；
Ⅱ．（1）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种，硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸，滤渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，在灼烧时可能发生反应：
Cu+O₂=CuO，导致固体质量增重，
Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂ ，固体质量不变，
2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂，固体质量减轻，
而实际固体质量减轻，故一定存在：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，
故答案为：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（2）固体甲加入稀盐酸后，得到的蓝色溶液，说明固体甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一种，硫化铜和硫化亚铜常温下都不溶于稀盐酸，滤渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，
由（1）分析可知，煅烧时一定存在：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，说明甲必有CuS，
若有Cu₂O，煅烧后固体质量减轻，Cu₂S可有可无，与Cu₂O用酸溶解得到Cu、CuS的量有关；
若无Cu₂O，则一定含有CuO，若没有Cu₂S，则CuS为2g，由2CuS+3O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂可知，生成CuO质量为$\frac{2g}{98g/mol}$×80g/mol=1.63g＜1.84g，则一定含有Cu₂S，
经上分析，对于固体甲的成分的判断中，正确的是BCD，
故答案为：BCD．

点评 本题考查氧化还原反应计算、物质成分测定实验等，是对学生综合能力的考查，难度中等．