题目内容

(共15分) 某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:

(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有_______________ 、  _______________ 。
(2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是_______  (填下列各项中序号)。

②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl- CuCl42-(黄色)+4H2O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是____ (填下列各项中序号)。        a.FeCl3固体     b.CuCl2固体     c.蒸馏水
(3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。

①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:

第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为  _______________ 。                                                            
②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是_______________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是__________(填下列各项中序号)。
a.一阶段    b、二阶段    c、三阶段  d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。

a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作  __________ 。
b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为_______________ 溶液。
c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4 g,则原矿样中CuS的质量分数为__________。

(共15分)   (1)胶头滴管   500ml容量瓶(各1分)
(2)cd (1分)     c(2分)
(3) 2CuS+O2  Cu2S+SO (2分)
Cu2S转化为CuSO4固体质量增加(2分)    c(1分)
关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好(2分)
BaCl2或其他合理答案(1分)
96.0﹪(2分)

解析试题分析:(1)用液体配制溶液,需要量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、及容量瓶,本题中需配制500mL的溶液所以需要500mL的容量瓶;
(2)①从滤液到晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤步骤得到晶体,不需要灼烧、分液,所以答案选cd;
②欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,则需要改变条件,看是否有平衡移动,因此实验中加入水后溶液蓝色加深,即可证明存在平衡;不能加入氯化铁固体或氯化铜固体,原因是铁离子和铁离子本身有颜色,实验c正确;
(3)①200~300oC范围内进行的是第一阶段,所以产物主要是Cu2S,所以化学方程式为
2CuS+O2  Cu2S+SO2  
②300~400oC范围内,进行的是第二阶段,主要产物是CuO·CuSO4,相当于固体中增加了氧元素的质量,所以固体质量明显增加;从图中可以看出,CuSO4固体能稳定存在的阶段是第三阶段,答案选c;
③A-D装置气密性的检查,利用温度升高,气体压强增大的原理检验,具体操作是:关闭分液漏斗活塞,在D中加水至淹没下端管口,微热A中圆底烧瓶看到D中有气泡冒出,停止微热后导管中有一小段水柱回流,则气密性好;证明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物,气体溶于溶液后可得硫酸根离子,所以只需验证硫酸根离子的存在即可,因此应选择氯化钡溶液;石英玻璃管内所得固体为CuO,其质量为8.4 g,物质的量是0.1mol,根据元素守恒,可得CuS的质量是9.6g,所以原矿样中CuS的质量分数为96%。
考点:考查物质制备,仪器的选择,装置气密性的检查,图像分析,质量分数的计算

练习册系列答案
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图1                                图2
(1)用图1所示装置制取Na2S2O3,其中NaOH溶液的作用是_____________________。
如将分液漏斗中的H2SO4改成浓盐酸,则三颈烧瓶内除Na2S2O3生成外,还有          
(填化学式)杂质生成。
(2)为测定所得保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数,可用标准碘溶液进行滴定,
该反应的化学方程式为:2Na2S2O3+I2 = 2NaI+Na2S4O6
①利用KIO3、KI和HCl作原料可配制标准碘溶液。写出配制时所发生反应的离子方程式                             
②准确称取一定质量的Na2S2O3·5H2O样品于锥形瓶中,加水溶解,并滴加______作指示剂,用所配制的标准碘溶液滴定。滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外,还有         
③若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3·5H2O的质量分数的测量结果___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
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提纯步骤依次为:
①将已称量好的工业级Na2S放入圆底烧瓶中,并加入一定质量的酒精和少量水;
②按图2所示装配所需仪器,向冷凝管中通入冷却水,水浴加热;
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④ __________________________;
⑤ __________________________;
⑥将所得固体洗涤、干燥,即可得到Na2S·9H2O晶体。

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实验步骤:
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(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是:               ; 第二次水洗的主要目的是:                       
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后       (填标号),
A.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出  
B.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
C.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
D.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口放出
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(5)实验中加入少量无水硫酸镁的目的是:                                        
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①U形管中盛放的物质是         (填一种);
   (填“能”或“不能”)用普通玻璃管代替图中石英管;
(2)检验反应后的固体(用W表示)中含有氮元素该同学将适量W溶于水,有气泡产生,说明固体中含有氮元素,该结论不正确。若要得出正确结论,还需进行的实验是                      
(3)测定W中CaCN2的质量分数
步骤Ⅰ:按如图所示装置(夹持仪器已略去)进行实验:关闭弹簧夹,将漏斗中溶液逐滴加入到三颈瓶中,当W反应完全后,打开弹簧夹,通入氮气,直至氨气被200mL0.1 mol·L-1硫酸完全吸收。
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已知三种常用指示剂变色pH范围如下:

指示剂
a
b
c
变色pH范围
3.1~4.4
8.0~10.0
4.4~6.2
说明
pH<3.1显红色
pH>4.4显黄色
pH<8.0显无色
pH>10.0显红色
pH<4.4显红色
pH>6.2显黄色
①上述滴定过程中,不宜选用的指示剂是                 (填字母序号);
②烧杯中最终吸收氨气的物质的量为          mol;经进一步计算可求得W中CaCN2质量分数。
③上述实验所得结果明显偏小,若不考虑装置的气密性和操作误差,则导致结果偏小的可能原因是  
                (写1种)。

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①将干燥的氯气在110℃~140℃与硫反应,即可得S2Cl2粗品。
②有关物质的部分性质如下表:

物质
熔点/℃
沸点/℃
化学性质
S
112.8
444.6

S2Cl2
-77
137


 
遇水生成HCl、SO2、S;300℃以上完全分解;

S2Cl2+Cl2  2SCl2
 
设计实验装置图如下:

(1)上图中气体发生和尾气处理装置不够完善,请你提出改进意见                                 。利用改进后的正确装置进行实验,请回答下列问题:
(2)B中反应的离子方程式:                                              。E中反应的化学方程式:                                              
(3)C中的试剂是                 
(4)仪器B的名称是               。F的作用是                          
(5)如果在加热E时温度过高,对实验结果的影响是                            
(6)S2Cl2粗品中可能混有的杂质是(填写两种)                               ,为了提高S2Cl2的纯度,关键的操作是控制好温度和                        

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