Question

16．黄铜矿（主要成分CuFeS₂）是提取铜的主要原料
（1）取12.5g黄铜矿样品，经测定含3.60g硫（杂质不含硫），矿样中CuFeS₂含量为82.8%
（2）已知，产物Cu₂S在1200℃高温下继续反应：2Cu₂S+3O₂→2Cu₂O+2SO₂2Cu₂O+Cu₂S→6Cu+SO₂
假定各步反应都完全，完成下列计算：
①由6mol CuFeS₂生成6mol Cu，消耗O₂的物质的量15mol．
②6mol CuFeS₂和14.25mol O₂反应，理论上可得到4.5摩尔铜．

Answer 1

分析 （1）m（样品）×ω（CuFeS₂）×CuFeS₂中S元素的质量分数=m（S）；
（2）①由反应可知，最终CuFeS₂与O₂反应的最终成为FeO、Cu、SO₂，根据原子守恒计算n（FeO）、n（SO₂），根据O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+n（SO₂）；
②根据方程式计算6mol CuFeS₂消耗O₂的物质的量、生成Cu₂S的物质的量，进而计算剩余O₂的物质的量．根据2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂计算反应的Cu₂S的物质的量、生成Cu₂O的物质的量，进而计算剩余Cu₂S的物质的量，再根据2Cu₂O+Cu₂S→6Cu+SO₂进行过量计算．

解答 解：（1）12.5g×ω（CuFeS₂）×=3.6g，解得ω（CuFeS₂）=82.8%，故答案为：82.8%；
（2）①由反应可知，最终CuFeS₂与O₂反应的最终成为FeO、Cu、SO₂，根据原子守恒n（FeO）=n（CuFeS₂）=6mol，n（SO₂）=2n（CuFeS₂）=12mol，根据O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+2n（SO₂）=6mol+12mol×2，故n（O₂）=15mol，
答：消耗O₂的物质的量为15mol；
②2CuFeS₂+4O₂ =Cu₂S+3SO₂+2FeO，
  6mol    12mol   3mol
故剩余氧气为14.25mol-12mol=2.25mol，生成Cu₂S为3mol，
2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂；
3mol 4.5mol
故氧气不足，故氧气完全反应，按照氧气计算，
2Cu₂S+3O₂ =2Cu₂O+2SO₂
x       2.25mol  y
生成Cu₂O为2.25mol×$\frac{2}{3}$=1.5mol
消耗的Cu₂S为2.25mol×$\frac{2}{3}$=1.5mol，则剩余Cu₂S为3mol-1.5mol=1.5mol，
2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂；
1.5mol  1.5mol   z
故氧化亚铜完全反应，则生成铜z=1.5mol×$\frac{6}{2}$=4.5mol，
故答案为：4.5．

点评 本题考查混合物的有关计算，题目过程复杂，计算量很大，为易错题目，对学生的心理素质有较高的要求，注意原子守恒计算与过量计算．