Question

13．2g Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用400mL0.075mol/L KMnO₄溶液处理，发生反应如下：
①MnO₄^-+Cu₂S+H⁺=Cu²⁺+SO₂+Mn²⁺+H₂O
②6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O
反应后煮沸溶液赶尽SO₂，剩余的KMnO₄恰好与350mL0.1mol/L（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反应，反应式为：③MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
请回答：
（1）配平KMnO₄与Cu₂S反应的离子方程式：
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O
若标准状况下有1.12L SO₂生成，则被还原的MnO₄^-物质的量是0.06mol．
（2）KMnO₄溶液与混合物反应后，剩余KMnO₄的物质的量为0.007mol．
（3）混合物中Cu₂S的质量分数为40%．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄与Cu₂S反应中，Mn元素的化合价降低5，Cu、S元素的化合价升高，共升高8，结合电子、电荷及原子守恒配平及计算；
（2）剩余的KMnO₄恰好与350mL0.1mol/L（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反应，利用MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O计算；
（3）根据金属化合物的质量和金属化合物与高锰酸钾反应的高锰酸钾的物质的量列方程式组，计算出硫化亚铜的质量，再根据质量分数计算方法计算即可．

解答 解：（1）KMnO₄与Cu₂S反应中，Mn元素的化合价降低5，Cu、S元素的化合价升高，共升高8，由电子、电荷及原子守恒可知，离子反应为8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O，标准状况下有1.12L SO₂生成，其物质的量为$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，由电子守恒可知被SO₂还原的MnO₄^-物质的量是$\frac{0.05mol×6}{（7-2）}$=0.06mol，
故答案为：8；5；44；10；5；8；22；0.06 mol；
（2）设剩余的物质的量为x，则
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
1mol  5mol
xmol  0.350L×0.1mol/L  
解得x=0.007，
故答案为：0.007；
（3）高锰酸钾的总物质的量为0.400L×0.075mol/L=0.03mol，所以KMnO₄溶液与混合物反应，消耗KMnO₄的物质的量为0.03mol-0.007mol=0.023mol，
设CuS、Cu₂S的物质的量分别为x、y
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺═10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O
 $\frac{8}{5}$y         y
6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O
 $\frac{6x}{5}$          x
则96x+160y=2g，
$\frac{6}{5}$x+$\frac{8}{5}$y=0.023mol
解之得：x=0.0125mol  y=0.005mol，所以Cu₂S的质量为0.8g，CuS的质量为1.2g，
Cu₂S的质量分数为$\frac{0.8g}{2g}$×100%=40%，
故答案为：40%．

点评 本题考查氧化还原反应计算，为高频考点，把握反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重氧化还原反应计算及转移电子的考查，注意从化合价角度分析，题目难度不大．