Question

（16分）. 铜是人类最早知道的金属之一，实验室可用C、H₂还原CuO制取少量的Cu，工业上主要用火法从黄铜矿中提炼Cu。

Ⅰ.  实验证明，C还原CuO时既可能生成Cu，也可能生成Cu₂O，即使在C过量时，实验中CuO也可能部分未被还原。为了测定某次实验产物的组成，取1.2 g C跟8.0 g CuO混合加热，将反应生成的气体通过足量的澄清石灰水并集气。一段时间后停止加热，共收集到560 mL气体（已经折算成标准状况），测得沉淀的质量为2.5 g。则：

（1）上述实验中C         （填“完全”或“不完全”）参加反应，实验中收集到的气

体是      （填写化学式），产生这种气体的化学方程式为：              。

（2） 反应后得到的固体混合物总质量为                  ，其中含氧化合物的物质的量为             mol。

Ⅱ.   黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐，其中Cu、Fe两种元素的质量比为8∶7；将m g X粉末全部溶于200 mL的浓HNO₃，反应后的溶液加水稀释至 2．12 L时测得其pH为0；将稀释后的溶液分为两等份，向其中一份溶液中滴加6.05mol/L的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0．600mol/L Ba(NO₃)₂溶液，两溶液中均生成沉淀，且沉淀的质量随所加溶液的体积变化如下图所示：

（1） 请通过计算确定m的值； 

（2） X的摩尔质量为368 g/mol，请确定X的化学式。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ⑴不完全(1分)；CO(1分)；CO₂+C高温2CO 或 CuO+C高温Cu+CO↑ (1分)；

⑵ 7.4g，(1分)； 0.025 mol(1分)

Ⅱ、⑴ 解：依题意，m g X中：n(Cu)∶n(Fe)＝1∶1

2n(Cu^2＋) ＋3n(Fe^3＋) ＝6．05mol·L^－1×0．2L×2－1 mol·L^－1×2．12L

故：n (Cu) ＝ n (Fe) ＝ 0．06mol

又，n (S) ＝ 0．6mol·L^－1×0．1L×2 ＝ 0．12mol

 因此，m g ＝ m(Cu) ＋ m(Fe) ＋ m(S)

＝ 0．06mol×64g·mol^－1＋0．06mol×56g·mol^－1＋0．12mol×32g·mol^－1＝ 11．04g    

 即m 的值为11．04                                 （3分）

⑵ 解：设X的化学式为(CuFeS₂)_n，则

 (64＋56＋32×2)×n ＝ 368  n ＝ 2故X的化学式为Cu₂Fe₂S₄       （3分）

【解析】Ⅰ（1）560ml气体是CO，物质的量是0.025mol。生成CO的方程式是CO₂+C高温2CO 或 CuO+C高温Cu+CO↑。沉淀是碳酸钙，物质的量是0.025mol，则生成的CO₂也是0.025mol。由于碳的物质的量是0.1mol，所以实验中碳没有完全参加反应。

（2）与碳原子结合的氧原子的物质的量是0.025mol＋0.025mol×2＝0.075mol，质量是12.g，所以最终固体的质量是8g－1.2g＋1.2g－0.6g＝7.4g。原氧化铜中氧原子的物质的量是0.1mol，所以剩余氧原子的物质的量是0.1mol－0.075mol＝0.025mol，因此含氧化合物的物质的量是0.025mol。

Ⅱ、考查根据方程式及有关图像进行的有关计算。