Question

1．Cu₂S是火法炼铜一种重要的原料，下面是由Cu₂S冶炼铜及制取CuSO₄•5H₂O的流程图：
Cu₂S$→_{△}^{O}$Cu$\stackrel{焙}{→}$Cu₂O$\stackrel{足量稀硫酸}{→}$A$\stackrel{操作1}{→}$B$\stackrel{蒸发结晶}{→}$胆矾
（1）Cu₂S中铜元素的化合价为+1，火法炼铜的反应原理是Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂（用化学方程式表示）．
（2）Cu₂O，CuO加入足量稀硫酸得到的体系A中看到溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（3）若将A中单质反应，操作加入试剂最好是C．
A．加入适量的NaNO₃   B．适量的 HNO₃   C．适量的H₂O₂
（4）若B溶液的体积为0.2L，电解B溶液一段时间后溶液的pH值由2变为1（体积变化忽略不计），此时电解过程中转移电子数的物质的量是0.018mol．
（5）取5.0g胆矾样品逐渐升高温度使其分解，分解过程的热重曲线如下图所示：通过计算确定258℃时发生反应的化学方程式CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O，e点的化学式Cu₂O（计算过程略去）．

Answer 1

分析 （1）化合物中各元素化合价的代数和为0；依据流程中Cu₂S与O₂反应得到Cu写出方程式即可；
（2）氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和铜，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜；
（3）溶解时要加入氧化剂使铜被氧化，且不能引进新的杂质；
（4）根据pH变化求出氢离子的物质的量变化，根据电解方程式计算转移的电子数；
（5）固体质量减少时，胆矾开始分解，根据减少的质量确定b、c段固体的化学式，从而确定发生的反应，根据最终剩余固体的质量采用假设的方法确定物质的组成．

解答 解：（1）化合物中各元素化合价代数和为0，O元素的化合价为-2价，所以Cu元素的化合价为+1价；Cu₂S与O₂反应得到Cu，Cu的化合价降低，故S的化合价升高，反应为：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂，故答案为：+1；Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
（2）氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，生成红色物质的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu ²⁺+H₂O，
故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu ²⁺+H₂O；
（3）溶解时要加入氧化剂使铜被氧化，且不能引进新的杂质，硝酸具有强氧化性但引进杂质离子，氢氧化钠没有氧化性且能引进杂质离子，双氧水具有强氧化性且不引进杂质离子，故选C；
故答案为：C；
（4）若硫酸铜溶液的体积为0.2L，电解溶液一段时间后溶液的pH由2变为1，则电解生成的氢离子为0.2L×（0.1-0.01）mol/L=0.018mol，
电极方程式为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，则n（e^-）=n（H⁺）=0.018mol；
故答案为：0.018mol；
（5）硫酸铜的物质的量=$\frac{5.00g}{250g/mol}$=0.02mol，根据胆矾的化学式知，结晶水的质量=0.02mol×5×18g/mol=1.8g，当固体质量减少1.8g时胆矾完全分解，258℃时，固体减少的质量=5.00g-3.20g=1.80g，所以C段固体是硫酸铜，b段物质减少的质量=5.00g-3.56g=1.44g，则失去的水的物质的量=$\frac{1.44g}{18g/mol}$=0.08mol，则固体中剩下水的物质的量为0.02mol×5-0.08mol=0.02mol，则b段固体的化学式为CuSO₄．H₂O，该反应方程式为：CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；
e点时固体质量为1.44g，铜的质量=0.02mol×64g/mol=1.28g，则另一种元素质量为1.44g-1.28g=0.16g，如果另一种元素是S元素，则硫的物质的量为$\frac{0.16g}{32g/mol}$=0.005mol，铜原子的物质的量为0.02mol，则Cu和S的个数比为4：1，不符合化合价原则，所以另一种元素是氧元素，其物质的量为$\frac{0.16g}{16g/mol}$=0.01mol，所以其化学式为Cu₂O，
故答案为：CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；Cu₂O．

点评 本题考查了物质的量的有关计算，结合元素化合价变化及氧化还原反应来分析解答，难点是（4）题，根据固体质量变化确定每一段物质的组成，从而确定每一段发生的反应，难度中等．