Question

某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl₂·2H₂O晶体，流程如下：

（1）在实验室中，欲用37％(密度为1．19 g·mL^-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L^-1的盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有      、       。
（2）①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中，不需要的是   (填下列各项中序号)。

②CuCl₂溶液中存在如下平衡：Cu(H₂O)₄²⁺(蓝色)+4Cl^-CuCl₄^2-(黄色)+4H₂O。
欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡，除滤液A外，下列试剂中，还需要的是      (填下列各项中序号)。
a．FeCl₃固体        b．CuCl₂固体       c．蒸馏水
（3）某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程，查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时，固体质量变化曲线及SO₂生成曲线如下图所示。

①CuS矿样在焙烧过程中，有Cu₂S、CuO·CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，转化顺序为：

第①步转化主要在200～300^oC范围内进行，该步转化的化学方程式为                                                               。
②300～400^oC范围内，固体质量明显增加的原因是           ，上图所示过程中，CuSO₄固体能稳定存在的阶段是   (填下列各项中序号)。
a．一阶段    b、二阶段    c、三阶段  d、四阶段
③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程，并验证所得气体为SO₂和O₂的混合物。

a．装置组装完成后，应立即进行的一项操作是                。
b．当D装置中产生白色沉淀时，便能说明第四阶段所得气体为SO₂和O₂的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为       溶液。
c．若原CuS矿样的质量为l0．0 g，在实验过程中，保持温度在760^oC左右持续加热，待矿样充分反应后，石英玻璃管内所得固体的质量为8．0 g，则原矿样中CuS的质量分数为      。

Answer 1

（1）（4分）胶头滴管（2分）  500mL容量瓶（2分）
（2）（4分）①cd（2分）②c（2分）
（3）（12分）①2CuS+O₂=Cu₂S+SO₂（2分）②Cu₂S转化为CuSO₄（2分）  c（2分）
③a.检验装置的气密性（2分） b.氯化钡（BaCl₂）（2分） c.96%（2分）

试题分析：（1）由浓盐酸配制稀盐酸，需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还需要：胶头滴管、500mL容量瓶。
（2）①由CuCl₂溶液制取CuCl₂?2H₂O，需要进行蒸发浓缩、降温结晶，然后过滤可得CuCl₂?2H₂O晶体，所以不需要c、d操作。
②FeCl₃溶液为黄色，CuCl₂溶液为蓝色，对原平衡体系溶液的颜色产生干扰，而加入蒸馏水可使平衡向逆反应方向移动，溶液的颜色发生改变，可证明滤液A(绿色)中存在上述平衡，故c项正确。
（3）①根据流程图CuS与O₂反应生成Cu₂S，还应生成SO₂，化学方程式为：2CuS+O₂=Cu₂S+SO₂
②第②步转化，由Cu₂S转化为CuO?CuSO₄，所以300～400^oC范围内，固体质量明显增加的原因是Cu₂S转化为CuSO₄；第二阶段生成了CuSO₄，第四阶段固体质量减小，CuSO₄发生了分解反应，所以CuSO₄固体能稳定存在的阶段是第三阶段。
③a.实验装置组装完后应首先检验装置的气密性；b. SO₂与BaCl₂不反应，SO₂、O₂与BaCl₂溶液反应可以生成BaSO₄沉淀，所以装置D中原来盛有的溶液为BaCl₂溶液；c. 矿样充分反应后，石英玻璃管内所得固体CuO，根据Cu元素质量守恒，可知CuS ~ CuO ，所以CuS的质量为8g÷80g/mol×96g/mol=9.6g，则原矿样中CuS的质量分数为：9.6g÷10.0g×100%=96%