题目内容

【题目】Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,如图是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图。

Cu2SCuCu2OCuOAB胆矾

1Cu2S中铜元素的化合价为___,火法炼铜的反应原理是__________(用化学方程式表示)。

2)向Cu2OCuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色,且有红色物质生成,请写出生成红色物质的离子方程式____________

3)若将A中红色物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是___(填字母序号)。

A.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pH2变为1(体积变化忽略不计),此时电解过程中转移电子的物质的量是_____

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图所示。通过计算确定258℃时发生反应的化学方程式:____e点对应物质的化学式为_____(计算过程略去)。

【答案】1 Cu2SO22CuSO2 Cu2O2HCuCu2H2O C 0.018 mol CuSO4·H2OCuSO4H2O Cu2O

【解析】

(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0分析判断;依据流程中Cu2SO2反应得到Cu写出方程式;

(2)红色物质为铜,说明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的变化求出氢离子的物质的量的变化,根据电极反应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bc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。

(1)化合物中各元素化合价代数和为0S元素的化合价为-2价,所以Cu元素的化合价为+1价;根据流程图,Cu2SO2反应得到CuCu的化合价降低,则S的化合价升高,反应生成二氧化硫,反应的化学方程式为:Cu2S+O22Cu+SO2,故答案为:+1Cu2S+O22Cu+SO2

(2)向Cu2OCuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色,且有红色物质生成,该红色物质为铜,说明氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水,反应生成铜的离子方程式为: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,硝酸钠会引进杂质离子,双氧水具有强氧化性且不引进杂质离子,最好的试剂是双氧水,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pH2变为1,则电解生成的氢离子为0.2L×(0.1-0.01)mol/L=0.018mol,根据电极反应式为:2H2O-4e-O2↑+4H+n(e-)=n(H+)=0.018mol,故答案为:0.018mol

(5)硫酸铜的物质的量==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时胆矾完全分解失去结晶水,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==0.08mol,则固体中剩下水的物质的量为0.02mol×5-0.08mol=0.02mol,则b段固体中硫酸铜与结晶水的物质的量之比为11,化学式为CuSO4·H2O,该反应方程式为:CuSO4H2OCuSO4+H2Oe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=0.005mol,铜原子的物质的量为0.02mol,则CuS的个数比为41,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=0.01mol,所以其化学式为Cu2O,故答案为:CuSO4H2OCuSO4+H2OCu2O

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