Question

铜是人类最早知道的金属之一，实验室可用H₂还原CuO制取少量的Cu，工业上主要用火法从黄铜矿中提炼Cu。

Ⅰ.实验表明，CuO被H₂还原时也有Cu₂O生成。将一定量的H₂缓慢通过灼热的CuO粉末，得到固体混合物且混合物中m(Cu)∶m(O)=8∶a。当a有不同的取值时，固体混合物成分不同。请分析a的取值范围和固体混合物成分的关系并填入下表(不一定填满，表格不够也可自行增加)：

a的取值范围	反应后固体的成分(用化学式表示)

Ⅱ.黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐，其中Cu、Fe两种元素的质量比为8∶7；将m g X粉末全部溶于200 mL的浓HNO₃，反应后的溶液加水稀释至2.12 L时测得其pH为0；将稀释后的溶液分为两等份，向其中一份溶液中滴加6.05 mol·L^-1的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0.600 mol·L^-1 Ba(NO₃)₂溶液，两溶液中均生成沉淀，且沉淀的质量随所加溶液的体积变化如下图所示：

(1)请通过计算确定m值。

(2)X的摩尔质量为368 g·mol^-1，请确定X的化学式。

Answer 1

Ⅰ.

a的取值范围	混合物组成(用化学式表示)
1＜a＜2	CuO、Cu2O
0＜a＜2	CuO、Cu2O、Cu
0＜a＜1	Cu2O、Cu

Ⅱ.(1)m的值为11.04  (2)X的化学式为Cu₂Fe₂S₄

解析：Ⅰ.m(Cu)∶m(O)=8∶a,根据元素守恒，当a=0时，混合物全是Cu,当a=1时，混合物为Cu₂O，当a=2时，混合物为CuO。

Ⅱ.(1)依题意，m g X中：n(Cu)∶n(Fe)=1∶1

2n(Cu²⁺)+3n(Fe³⁺)=6.05 mol·L^-1×0.2 L×2-1 mol·L^-1×2.12 L

故：n(Cu)=n(Fe)=0.06 mol

又，n(S)=0.6 mol·L^-1×0.1 L×2=0.12 mol

因此，m=m(Cu)+m(Fe)+m(S)=0.06 mol×64 g·mol^-1+0.06 mol×56 g·mol^-1+0.12 mol×32 g·mol^-1=11.04 g

即m的值为11.04

(2)解：设X的化学式为(CuFeS₂)_n，则

(64+56+32×2)×n=368,n=2,故X的化学式为Cu₂Fe₂S₄。