Question

【題目】有三份不同質量的硫化銅與硫化亞銅的混合物樣品①②③。甲、乙、丙三同學各取一種樣品，加強熱充分反應，測定各樣品中硫化銅的量。

(1)甲取2.56克樣品①，置于空氣中加強熱，產物為氧化銅和二氧化硫。若產生0.448 L氣體（標準狀況），該氣體被30 mL一定濃度氫氧化鈉恰好完全吸收，將所得溶液小心低溫蒸干得固體2.3克。則樣品①中硫化銅的質量為_____g，氫氧化鈉濃度_______mol·L-1；

(2)乙取3.52克樣品②，投入過量的濃硝酸中加熱，充分反應后，樣品全部參與反應，溶液失重8.44克。樣品②中硫化銅的物質的量為____mol；若濃硝酸的濃度為14.2 mol·L-1，則反應消耗濃硝酸____mL。(已知：Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O)

(3)丙稱量樣品③強熱后剩余的固體質量比原樣品減小了a g，若該固體為氧化銅，則樣品③中硫化銅物質的量(n)為_________mol。若要計算硫化亞銅的質量，則缺少_____________數據，若設該數據為b克，則硫化亞銅的質量為___________。

Answer 1

【答案】0.96 1 0.02 23.9 0.0625a或 樣品總質量 b-6a 克

【解析】

(1)根據n=計算SO2的物質的量，然后利用S原子守恒、固體質量計算CuS的質量；根據硫原子守恒、得到固體的質量計算亞硫酸鈉、硫酸氫鈉的物質的量，再根據鈉原子守恒計算氫氧化鈉的物質的量濃度；

(2)CuS、Cu2S與硝酸發生反應：CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O、Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O，根據固體質量及溶液失重質量列方程式計算CuS的物質的量；根據CuS、Cu2S與硝酸的關系式計算硝酸的體積；

(3)CuS、Cu2S發生反應生成CuO，根據化學式知，Cu2S的相對分子質量相當于2個CuO的相對分子質量，所以反應過程中減少的質量相當于CuS---CuO之間減少的質量，據此計算CuS的物質的量；要計算硫化亞銅的質量，還需要知道樣品總的質量，根據m=n·M計算CuS的質量，總質量減去CuS的質量就是硫化亞銅的質量。

(1) n(SO2)===0.02 mol，設CuS的物質的量為x mol，Cu2S的物質的量為y mol，則x+y=0.02，96x+160y=2.56，解得x=0.01，y=0.01，則m(CuS)=0.01 mol×96 g/mol=0.96 g；設反應產生Na2SO3的物質的量為a mol、NaHSO3的物質的量為b mol，a+b=0.02，126a+104y=2.3，解得a=0.01，b=0.01，所以根據鈉原子守恒得n(NaOH)=2n(Na2SO3)+n(NaHSO3)=2×0.01 mol+0.01 mol=0.03 mol，故NaOH溶液的物質的量濃度c(NaOH)==1 mol/L；

(2)設CuS的物質的量為c mol，Cu2S的物質的量為d mol，則根據固體質量和為3.52 g可得：96c+160d=3.52；根據CuS、Cu2S與硝酸發生反應：CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O、Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O，溶液失重可得：272c+300d=8.44，兩式聯立，解得c=0.02 mol，d=0.01 mol，所以樣品②中CuS的物質的量為0.02 mol，Cu2S為0.01 mol。由CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O可知，0.02 molCuS完全反應需要硝酸的物質的量n(HNO3)=0.02mol×10=0.2 mol，根據Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O可知，0.01 mol Cu2S完全反應需要硝酸的物質的量n(HNO3)=0.01 mol×14=0.14 mol，故需要總的硝酸的物質的量n(HNO3)總=0.2 mol+0.14 mol=0.34 mol因此需要硝酸的體積V(HNO3)總==0.0239 L=23.9 mL；

(3)CuS、Cu2S發生反應生成CuO，根據化學式知，Cu2S的相對分子質量相當于2個CuO的相對分子質量，所以反應過程中減少的質量相當于CuS---CuO之間減少的質量，所以n(CuS)=mol=0.0625a mol；m(CuS)=96 g/mol×mol=6a g，所以m(Cu2S)=bg-6a g=(b-6a) g。