Question

【題目】某礦樣中含有大量的 CuS 及少量其他不溶于酸的雜質。實驗室中以該礦樣為原料制備CuCl2·2H2O 晶體，流程如下：

(1)在實驗室中，欲用 37%(密度為 1.19 g·mL－1)的鹽酸配制 500 mL 6 mol·L－1 的鹽酸，需要的儀器除 量筒、燒杯、玻璃棒外，還有_____、_____。

(2)①若在實驗室中完成系列操作 a。則下列實驗操作中，不需要的是____________(填字母)。

②CuCl2 溶液中存在平衡：Cu(H2O)42＋(藍色)＋4Cl－CuCl42－(黃色)＋4H2O。欲用實驗證明濾液 A(綠色)中存在上述平衡，除濾液 A 外，下列試劑中還需要的是_____(填字 母)。

a．FeCl3 固體 b．CuCl2 固體 c．蒸餾水

(3)某化學小組欲在實驗室中研究 CuS 焙燒的反應過程，查閱資料得知在空氣中焙燒 CuS 時，固體 質量變化曲線及 SO2 生成曲線如圖。

①CuS 礦樣在焙燒過程中，有 Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO 生成，轉化順序為CuS Cu2S CuO·CuSO4CuSO4CuO第 ① 步 轉 化 主 要 在 200 ～ 300 ℃ 內 進 行 ， 該 步 轉 化 的 化 學 方 程 式______。

②300～400 ℃內，固體質量明顯增加的原因是_____，圖所示過程中，CuSO4固體能穩定存在的階段是____________(填字母)。

a．一階段 b．二階段 c．三階段 d．四階段

③該化學小組設計如下裝置模擬 CuS 礦樣在氧氣中焙燒第四階段的過程，并驗證所得氣體為 SO2和 O2 的混合物。

a．裝置組裝完成后，應立即進行的一項操作是_____。

b．當 D 中產生白色沉淀時，說明第四階段所得氣體為 SO2 和 O2 的混合物，你認為 D 中原來盛有________溶液。

c．若原 CuS 礦樣的質量為 10.0 g，實驗過程中，保持在 760 ℃左右持續加熱，待礦樣充分反應后， 石英玻璃管內所得固體的質量為 8.0 g，則原礦樣中 CuS 的質量分數為_____。

Answer 1

【答案】（1）膠頭滴管（2分） 500mL容量瓶（2分）

（2）①cd（2分） ②c（2分）

（3）①2CuS+O2Cu2S+SO2（2分）

②300～400oC范圍內Cu2S轉化為CuSO4，進行的是第二階段，主要產物是CuO·CuSO4，相當于固體中增加了氧元素的質量，所以固體質量明顯增加 （2分） c （2分）

③a.檢驗裝置氣密性（2分） b.氯化鋇（BaCl2）（2分） c.96% （2分）

【解析】

試題（1）用液體配制溶液，需要量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、及容量瓶，本題中需配制500mL的溶液所以需要500mL的容量瓶；

（2）①從濾液到晶體，需要蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾步驟得到晶體，不需要灼燒、分液，所以答案選cd；②欲用實驗證明濾液A（綠色）中存在上述平衡，則需要改變條件，看是否有平衡移動，因此實驗中加入水后溶液藍色加深，即可證明存在平衡；不能加入氯化鐵固體或氯化銅固體，原因是鐵離子和銅離子本身有顏色，實驗c正確；

（3）①200～300oC范圍內進行的是第一階段，所以產物主要是Cu2S，所以化學方程式為2CuS+O2Cu2S+SO2；②300～400oC范圍內，進行的是第二階段，主要產物是CuO·CuSO4，相當于固體中增加了氧元素的質量，所以固體質量明顯增加；從圖中可以看出，CuSO4固體能穩定存在的階段是第三階段，答案選c；③a裝置組裝完成后，應立即進行的一項操作是檢驗裝置制氣密性；b當D裝置中產生白色沉淀時，便能說明第四階段所得氣體為SO2和O2的混合物，氣體溶于溶液后可得硫酸根離子，所以只需驗證硫酸根離子的存在即可，因此應選擇氯化鋇溶液；石英玻璃管內所得固體為CuO，其質量為8.0g，物質的量是0.1mol，根據元素守恒，則CuS的質量是9.6g，所以原礦樣中CuS的質量分數為9.6÷10×100%=96%。