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Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4•5H2O的流程图:Cu2SO2△Cu焙烧Cu2O、CuO足
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Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4•5H2O的流程图:
Cu2S
Cu
Cu2O、CuO
A
B
胆矾
(1)Cu2S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)若将A中红色物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是___.
A.适量的NaNO3 B.适量的 HNO3 C.适量的H2O2
(3)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5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___.
(4)Cu、Cu2O、CuO混合物中加入1L0.5mol/LHNO3恰好使混合物溶解,同时收集到2240mLNO(标准状况).若将上述混合物用足量的氢气还原,所得固体的质量为___
(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,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).
Cu2S
O2 |
|
△ |
焙烧 |
|
足量稀硫酸 |
|
操作Ⅰ |
|
蒸发结晶过滤 |
|
(1)Cu2S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)若将A中红色物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是___.
A.适量的NaNO3 B.适量的 HNO3 C.适量的H2O2
(3)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5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___.
(4)Cu、Cu2O、CuO混合物中加入1L0.5mol/LHNO3恰好使混合物溶解,同时收集到2240mLNO(标准状况).若将上述混合物用足量的氢气还原,所得固体的质量为___
(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,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).
▼优质解答
答案和解析
(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
2Cu+SO2,
故答案为:+1;Cu2S+O2
2Cu+SO2;
(2)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;
(3)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5变为1,则电解生成的氢离子为0.2L×(0.1-1×10-5)mol/L=0.02mol,
电极方程式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,则n(e-)=n(H+)=0.02mol;
故答案为:0.02mol;
(4)Cu、Cu2O、CuO混合物中加入1L0.5mol/LHNO3恰好使混合物溶解,生成硝酸铜和2240mLNO(标准状况)即0.1mol,根据氮元素守恒,可知生成硝酸铜的物质的量为0.2mol,所以混合物质中铜元素的物质的量为0.2mol,再根据铜元素守恒可知混合物用足量的氢气还原,所得铜的物质的量为0.2mol,则其质量为12.8g,
故答案为:12.8g;
(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,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
=0.005mol,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
=0.01mol,所以其化学式为Cu2O,
故答案为:CuSO4•H2O
CuSO4+H2O;Cu2O.
| ||
故答案为:+1;Cu2S+O2
| ||
(2)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;
(3)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5变为1,则电解生成的氢离子为0.2L×(0.1-1×10-5)mol/L=0.02mol,
电极方程式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,则n(e-)=n(H+)=0.02mol;
故答案为:0.02mol;
(4)Cu、Cu2O、CuO混合物中加入1L0.5mol/LHNO3恰好使混合物溶解,生成硝酸铜和2240mLNO(标准状况)即0.1mol,根据氮元素守恒,可知生成硝酸铜的物质的量为0.2mol,所以混合物质中铜元素的物质的量为0.2mol,再根据铜元素守恒可知混合物用足量的氢气还原,所得铜的物质的量为0.2mol,则其质量为12.8g,
故答案为:12.8g;
(5)硫酸铜的物质的量=
5.00g |
250g/mol |
1.44g |
18g/mol |
| ||
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 |
0.16g |
16g/mol |
故答案为:CuSO4•H2O
| ||
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