Question

【题目】铜和铜合金广泛用于电气、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。

（1）以含Cu2S80%的精辉铜矿为原料冶炼金属铜（）。若生产含Cu量为97.5%的粗铜48t，则生产SO2_________L（标准状况下）；需要精辉铜矿_______t（保留一位小数）。

（2）高温时，Cu2S和O2在密闭容器中实际发生的反应为以下两步：

2Cu2S+3O22Cu2O+ 2SO2、2Cu2O+ Cu2S6Cu+ SO2↑

取amol Cu2S和bmol空气（设氧气占空气体积的20%）在高温下充分反应。根据下列几种情况回答问题（反应前后温度、容器体积不变）：

①若反应后剩余固体只有Cu，则a和b的关系是___________。

②若反应后剩余固体是Cu2S和Cu，则反应前容器内压强（P1）与反应后容器内压强（P2）的关系是_______。

③若反应后容器内的压强小于反应前，通过分析，确定反应前后容器内固体的成分___________。

（3）可用纯度为80%的精辉铜矿制备胆矾。称取8.0g矿样，溶解在40mL14.0mol/L的浓硝酸中（杂质不反应），反应为： 2Cu2S+14H++10NO3-→4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O。过滤后向所得溶液再加入适量的铜和稀硫酸，充分反应前后，将该溶液蒸发结晶。计算理论上最多可得到CuSO4·5H2O晶体多少克_______？

Answer 1

【答案】8.19×106 L 73.1t b=5a P1=P2 Cu2O、Cu和Cu2O 155

【解析】

（1）设日均产SO2标准状况下体积为y，根据元素守恒：

所以48×97.5%×106：=128：1

解得y=8.19×106

设需精辉铜矿的质量为x，根据元素守恒：

所以x80%：48×97.5%×106=160：128

解得x=73.1×106=73.1t

（2）①反应后固体全部是Cu时，则：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+ SO2↑，两方程式相加得：

解得b=5a

故答案为：b=5a；

②Cu2S+O2=2Cu+SO2，反应后固体为Cu2S、Cu时，氧气不足，但反应前后气体的体积未变，所以P1=P2，

故答案为：P1=P2；

③2Cu2S+3O2＝2Cu2O+2SO2，消耗3mol氧气生成2mol二氧化硫，当产物为Cu2O时，反应后容器内的压强小于反应前，Cu2S+O2=2Cu+SO2，反应后固体为Cu时，反应前后气体的体积未变，P1=P2，但反应后固体为Cu2O、Cu时，反应后容器内的压强小于反应前，所以反应后容器内的压强小于反应前，反应前为Cu2S，反应后容器内固体的成分为Cu2O或Cu和Cu2O，

故答案为：Cu2O或Cu和Cu2O；

（3）纯度为80%的精辉铜矿8.0g矿样，含铜n（Cu）=×2=0.08mol，可生成n（CuSO45H2O）=0.08mol，矿样溶解在40mL14.0mol/L的浓硝酸中（杂质不反应），2Cu2S+14H++10NO3-=4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O消耗硝酸n（HNO3）=×

=0.2mol，过滤后向所得溶液再加入适量的铜和稀硫酸，相当于铜溶解在稀硝酸中，然后全部转化为硫酸铜晶体，n（HNO3）=（0.56-0.2）mol=0.36mol，2NO3-+3Cu+8H+＝3Cu2++2NO↑+4H2O，溶解铜n（Cu）=×3=0.54mol，则消耗的铜的总的物质的量为n（Cu）=0.54mol+0.08mol=0.62mol，根据铜原子守恒，理论上最多可得到CuSO45H2O晶体m（CuSO45H2O）=n×M=0.62mol×250g/mol=155g，

故答案为：155。