Question

铜及其化合物用途广泛．
（1）某黄铜矿（CuFeS₂）的精矿中Cu元素的质量分数为16%，则CuFeS₂的质量分数为

 

%（杂质不含铜）．
（2）将amol CuCl₂?2H₂O和b molCuO在封闭管中加热至270℃，恰好生成CuCl₂?3Cu（OH）₂和HCl，
则a：b=

 

．
（3）取铁和铜的混合粉末13.2g，加入100mL 4mol/L的FeCl₃溶液中，充分反应后剩余固体2.0g，则混合粉末中Fe的质量为

 

g．
（4）将16gCuSO₄加热至800℃，得到Cu₂O固体和SO₂、SO₃、O₂的混合气体，该混合气体的平均摩尔质量为

 

g/mol（保留2位小数）．
（5）CuCl₂能与NaCl生成“配盐”，配盐是强电解质，能完全电离出Na⁺和“配阴离子”，配阴离子的电离则可忽略．为确定配阴离子的组成，每次取200mL5mol/L的CuCl₂溶液，向其中加入NaCl固体，每次实验均充分反应，实验记录如下：

实验次数	加入NaCl的物质的量（mol）	测得溶液中Cl-物质的量（mol）	测得溶液中Cu2+物质的量（mol）
1	0.4	0	0.2
2	1	0	0
3	1.2	0	0
4	2	0	0
5	2.4	0.4	0
6	3	1	0

试确定上述反应中生成的配阴离子的化学式：

 

．

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）CuFeS₂的质量分数与铜质量分数之比等于CuFeS₂的相对分子质量与铜相对原子质量之比；
（2）由题意可得化学方程式2CuCl₂?2H₂O+2CuO=CuCl₂?3Cu（OH）₂+2HCl；
（3）铜、铁的混合粉末加入到盛有FeCl₃溶液的烧杯中，能发生的反应有①Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，②Cu+2FeCl₃=2FeCl₂+CuCl₂，③Fe+CuCl₂═FeCl₂+Cu，充分反应后仍有少量固体，说明FeCl₃反应完全，剩余固体一定含有铜，可能含有铁；
（4）CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根据质量守恒定律可知，混合气体的总质量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物质的量之和为0.1mol，故混合气体的平均式量取决于氧气的物质的量，反应中铜元素的化合价降低，一定会有元素化合价升高，一定有氧气生成，利用极限法分析，根据电子转移守恒可知，当产生的气体为SO₃和O₂时，O₂的物质的量最小，混合气体的物质的量最小，平均式量最大；产生的气体为O₂和SO₂时，O₂的物质的量最大，混合气体的物质的量最大，平均式量最小；根据铜原子守恒计算Cu₂O的物质的量，再根据m=nM计算Cu₂O的质量，进而计算混合气体的物质的量，根据极限法，利用电子转移守恒计算氧气的物质的量，进而计算平均式量的极值，据此判断；
（5）200mL5mol/L的CuCl₂中含有n（Cu²⁺）=0.2L×5mol/L=1mol，n（Cl^-）=2mol，由实验1可知，加入0.4molNaCl后n（Cl^-）=2mol+0.4mol=2.4mol，n（Cu²⁺）=1mol-0.2mol=0.8mol，因此配阴离子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=0.8mol：2.4mol=1：3，此配阴离子为：CuCl₃^-；此配阴离子在实验2、3中均成立．由实验4可知，配阴离子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=1mol：4mol=1：4，此配阴离子为CuCl₄^2-，此配阴离子在实验5、6中均成立．

解答： 解：（1）CuFeS₂的质量分数与铜质量分数之比等于CuFeS₂的相对分子质量与铜相对原子质量之比，设CuFeS₂的质量分数为x，则

x%

16%

=

64+56+32×2

64

，解得x=46，
故答案为：46；
（2）将amolCuCl₂?2H₂O和b molCuO在封闭管中加热至270℃，恰好生成CuCl₂?3Cu（OH）₂和HCl，化学方程式为2CuCl₂?2H₂O+2CuO=CuCl₂?3Cu（OH）₂+2HCl，因此a：b=2：2=1：1，
故答案为：1：1；
（3）n（FeCl₃）=0.1L×4mol/L=0.4mol，假设FeCl₃溶液全部与Fe反应，设此情况下消耗的铁的物质的量为x，则：
 Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，
 1    2
 x   0.4mol
解得：x=0.2mol，消耗铁的质量为m（Fe）=0.2mol×56g/mol=11.2g，此时剩余固体的质量为13.2g-11.2g=2.0g，证明假设成立；说明铜并没有和FeCl₃溶液反应，混合粉末中铁的质量大于或等于11.2g，
故答案为：≥11.2；
（4）CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根据质量守恒定律可知，混合气体的总质量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物质的量之和为0.1mol，故混合气体的平均式量取决于氧气的物质的量；根据铜原子守恒可知，n（Cu₂O）=0.05mol，故m（Cu₂O）=0.05mol×144g/mol=7.2g，故混合气体的质量为：0.1mol×160g/mol-7.2g=8.8g，
反应中铜元素的化合价降低，一定会有元素化合价升高，一定有氧气生成，根据电子转移守恒可知：
①当产生的气体为SO₃和O₂时，O₂的物质的量最小，混合气体的物质的量最小，平均式量最大，由电子转移守恒可知，此时O₂的物质的量为

0.1mol×1

4

=0.025mol，由硫原子守恒可知n（SO₃）=0.1mol，故混合气体的平均式量最大值

8.8

0.125

=70.40；
②当产生的气体为O₂和SO₂时，O₂的物质的量最大，混合气体的物质的量最大，平均式量最小，由硫原子守恒可知n（SO₂）=0.1mol，由电子转移守恒可知，此时O₂的物质的量为

0.1mol×1+0.1mol×2

4

=0.075mol，故混合气体的平均式量最小值

8.8

0.175

=50.29；由于实际混合气体是SO₃、SO₂、O₂三种气体的混合气体，故其平均式量应该在50.29～70.40之间，
故答案为：50.29-70.40；
（5）200mL5mol/L的CuCl₂中含有n（Cu²⁺）=0.2L×5mol/L=1mol，n（Cl^-）=2mol，由实验1可知，加入0.4molNaCl后n（Cl^-）=2mol+0.4mol=2.4mol，n（Cu²⁺）=1mol-0.2mol=0.8mol，因此配阴离子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=0.8mol：2.4mol=1：3，此配阴离子化学式为：CuCl₃^-；此配阴离子在实验2、3中均成立．由实验4可知，配阴离子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=1mol：4mol=1：4，此配阴离子化学式为CuCl₄^2-，此配阴离子在实验5、6中均成立，
故答案为：CuCl₃^-或CuCl₄^2-．

点评：本题重点考查计算能力以及看图提取信息、分析问题解决问题的能力，注意利用极限法确定极值进行解答，关键是确定混合气体物质的量的极值，难度颇大！