Question

火法炼铜可以从辉铜矿（Cu₂S）中提取铜，发生如下反应：
①2Cu₂S+3O₂ 

1200  .

 2Cu₂O+2SO₂；②2Cu₂O+Cu₂S 

1200  .

6Cu+SO₂↑
下面是由Cu₂S冶炼铜及制取CuSO₄?5H₂O的流程图
Cu₂S

O2

△

Cu

焙烧

Cu₂O、CuO

足量稀硫酸

A

操作Ⅰ

B

蒸发结晶过滤

胆矾
（1）Cu₂S中铜元素的化合价为

 

，当有1mol Cu₂S与O₂反应生成2mol Cu时，转移电子的物质的量是

 

．
（2）Cu₂O，CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中可看到溶液呈蓝色，且有红色物质生成，且写出生成红色物质的离子方程式

 

．
（3）若使A单质溶解，操作Ⅰ中加入的试剂最好是

 

．
A、适量NaNO₃    B、适量HNO₃     C、适量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由2变为1（体积变化忽略不计），此时电解过程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：

①由图中可以看出，胆矾分解的最低温度是

 

．
②通过计算确定258℃时发生反应的化学方程式

 

，e点的化学式

 

（计算过程略去）

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,化学方程式的有关计算,氧化还原反应

专题：

分析：Cu₂S与氧气加热生成Cu，焙烧生成Cu₂O、CuO，加入足量稀硫酸，生成硫酸铜和Cu，再加双氧水，使Cu转化为硫酸铜，蒸发结晶过滤得到胆矾；
（1）化合物中各元素化合价的代数和为0；根据硫化亚铜和铜之间的关系式计算；
（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）①固体质量减少时，胆矾开始分解；
②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；
①2Cu₂S+3O₂

1200  .

2Cu₂O+2SO₂；②2Cu₂O+Cu₂S

1200  .

6Cu+SO₂↑，将方程式①+②得Cu₂S+O₂=2Cu+SO₂↑，转移电子的物质的量=1mol×[4-（-2）]=6mol，
故答案为：+1；6；
（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）①固体质量减少时，胆矾开始分解，根据图象知，当温度为102℃时胆矾开始分解，故答案为：102℃；
②硫酸铜的物质的量=

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=

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

△   .

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

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

0.16g

16g/mol

=0.01mol，所以其化学式为Cu₂O，
故答案为：CuSO₄．H₂O

△   .

CuSO₄+H₂O；Cu₂O．

点评：本题考查了物质的量的有关计算、电解原理的应用、氧化还原反应等，结合元素化合价变化及氧化还原反应来分析解答，难点是（5）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，题目难度中等．