Question

19．某CuS样品含少量不溶于酸的杂质，实验室以该样品为原料制备CuCl₂•2H₂O晶体．流程如图所示：

已知：CuS在高温煅烧过程中，有下列所示的转化关系：CuS$\stackrel{Ⅰ}{→}$Cu₂S$\stackrel{Ⅱ}{→}$CuO•CuSO₄$\stackrel{Ⅲ}{→}$CuSO₄$→_{760℃}^{Ⅳ}$CuO
（1）写出CuS在高温煅烧第I阶段的化学反应方程式：2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S
（2）写出酸溶时发生的主要离子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（3）系列操作A包括ba （填序号）．
a．过滤      b．燕发浓缩、冷却结晶     c．分液              d．灼烧
（4）实验室模拟焙烧CuS的第IV阶段过程，并验证所得气体中有SO₂和O₂，如图（已知：浓硫酸可吸收SO₃气体）

①装置的正确连接顺序是B→D→A→D→C→E（填装置字毋代号，有的装置可重复使用）；装置连接后，应立即进行的一项操作是检查装置气密性．
②装置B的作用是制得二氧化碳气体，排除装置内空气，其中仪器F的名称为分液漏斗；装置E的试剂是NaOH溶液．
③能验证所得气体中有SO₂和O₂的现象是C中产生白色沉淀．
④若原CuS样品质量为12g，在实验过程中保持760℃持续加热充分反应（杂质不参与反应），石英玻璃管内所得固体的质童为10.28g，则样品中CuS的质量分数为86%．

Answer 1

分析 CuS在焙烧过程中发生氧化还原反应，依次有Cu₂S、CuO•CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，硫化铜中的硫最终转化成二氧化硫，同时生成CuO，加入盐酸，盐酸和CuO反应生成氯化铜，过滤得到氯化铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶得到产品；
（1）CuS在高温煅烧第I阶段生成Cu₂S和SO₂，根据反应物和生成物及反应条件书写该反应的化学反应方程式；
（2）CuO和稀盐酸反应生成氯化铜和水；
（3）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法；
（4）硫酸铜受热分解所得气体的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂，验证所得气体中有SO₂和O₂，需排尽A装置中的空气，用装置B制取干燥的二氧化碳，先通入二氧化碳排尽A中的空气，再对A进行加热，用浓硫酸吸收水和三氧化硫，进入氯化钡溶液的气体只有二氧化硫和氧气，当氯化钡中产生白色沉淀，说明所得气体有有SO₂和O₂，再用E进行尾气吸收；
①由分析可知实验装置的正确连接顺序；实验前必须检查装置的气密性；
②装置B的作用是制得二氧化碳气体，排除装置内空气；F仪器名称是分液漏斗；二氧化硫有毒，且是酸性氧化物，可用氢氧化钠溶液吸收；
③只有二氧化硫通入氯化钡溶液时，不发生反应，无明显现象，若同时有氧气通入，会发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀；
④硫化铜中有不反应的杂质，反应前是CuS和杂质12g，最终是CuO和杂质10.28g，质量差为12g-10.28g=1.72，等于硫元素与氧元素的质量差，则CuS物质的量应为0.1075mol，计算出其质量，再算出质量分数．

解答 解：CuS在焙烧过程中发生氧化还原反应，依次有Cu₂S、CuO•CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，硫化铜中的硫最终转化成二氧化硫，同时生成CuO，加入盐酸，盐酸和CuO反应生成氯化铜，过滤得到氯化铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶得到产品；
（1）CuS在高温煅烧第I阶段生成Cu₂S和SO₂，根据反应物和生成物及反应条件书写该反应的化学反应方程式为2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S，
故答案为：2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S；
（2）CuO和稀盐酸反应生成氯化铜和水，离子方程式为CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，
故答案为：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（3）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法，所以A包含蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，故选ba；
（4）硫酸铜受热分解所得气体的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂，验证所得气体中有SO₂和O₂，需排尽A装置中的空气，用装置B制取干燥的二氧化碳，先通入二氧化碳排尽A中的空气，再对A进行加热，用浓硫酸吸收水和三氧化硫，进入氯化钡溶液的气体只有二氧化硫和氧气，当氯化钡中产生白色沉淀，说明所得气体有有SO₂和O₂，再用E进行尾气吸收；
①由分析可知实验装置的正确连接顺序是B→D→A→D→C→E，反应装置有多个仪器组合而成，实验前必须检查装置的气密性，
故答案为：A；D；C；E；检查装置气密性；
②装置B的作用是制得二氧化碳气体，排除装置内空气；F为分液漏斗；二氧化硫有毒，污染空气，可用氢氧化钠溶液吸收，则E中的试剂是氢氧化钠溶液，
故答案为：制得二氧化碳气体，排除装置内空气；分液漏斗；氢氧化钠溶液；
③只有二氧化硫通入氯化钡溶液时，不发生反应，无明显现象，若同时有氧气通入，会生成硫酸钡沉淀，所以当C中有白色沉淀产生时，说明产生的气体中有二氧化硫和氧气，
故答案为：C中产生白色沉淀；
④硫化铜中有不反应的杂质，反应前是CuS和杂质12g，最终是CuO和杂质10.4g，质量差为12g-10.28g=1.72g，等于硫元素与氧元素的质量差，则n（CuS）=0.10750.1mol，质量为0.1075mol×96g/mol=10.32g，质量分数为$\frac{10.32g}{12g}$×100%=86%，
故答案为：86%．

点评 本题考查物质制备方法、性质实验方案设计等，最后的质量分数计算是难点，容易忽略“杂质不参加反应“，错误认为10.4g就是氧化铜的质量，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，易错点是实验装置排列顺序判断，题目难点中等．