Question

14．2g Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用400mL 0.075mol•L^-1 KMnO₄溶液處理，發生反應如下：
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂↑+8Mn²⁺+22H₂O
MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂↑+6Mn²⁺+14H₂O
反應后煮沸溶液，趕盡SO₂，剩余的KMnO₄恰好與350mL 0.1mol•L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應．
（1）配平KMnO₄與（NH₄）₂Fe（SO₄）₂反應的離子方程式
1MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（2）KMnO₄溶液與混合物反應后，剩余KMnO₄的物質的量為0.007mol．
（3）混合物中Cu₂S的質量分數為40%．

Answer 1

分析 （1）Mn元素的化合價由+7價降低為+2價，Fe元素的化合價由+2價升高為+3價，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒解答；
（2）根據方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O計算消耗的高錳酸鉀的物質的量；
（3）根據金屬化合物的質量和金屬化合物與高錳酸鉀反應的高錳酸鉀的物質的量列方程式組，計算出硫化亞銅的質量，再根據質量分數計算方法計算即可．

解答 解：（1）Mn元素的化合價由+7價降低為+2價，Fe元素的化合價由+2價升高為+3價，由電子守恒、電荷守恒、原子守恒可知，離子反應為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：1；5；8；1；5；4；
（2）設消耗高錳酸鉀xmol，
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
1mol  5mol
xmol  0.350L×0.1mol/L  
所以x=0.007，
故答案為：0.007；
（3）依據（2）可知KMnO₄溶液與混合物反應后，消耗高錳酸鉀物質的量為：0.075mol•L^-1×0.4L-0.007mol=0.023mol；
設Cu₂S的物質的量為mmol，CuS的物質的量為nmol，
8MnO₄^-+44H⁺+5Cu₂S=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O
8           5
$\frac{8m}{5}$mol    mmol       
6MnO₄^-+28H⁺+5CuS=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O
6           5 
$\frac{6n}{5}$     nmol
所以列方程組為：
160mg+96ng=2g 
$\frac{8m}{5}$mol+$\frac{6n}{5}$mol=0.023 mol
解得：m=0.005；
n=0.0125；
所以Cu₂S的質量為0.8g，CuS的質量為1.2g，
Cu₂S的質量分數為$\frac{0.8g}{2g}$=40%，
故答案為：40%．

點評 本題考查了離子方程式的書寫及有關離子方程式的計算，難度較大，易錯題是（2），注意銨根離子和（NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 的關系式，根據銨根離子計算（NH₄）₂Fe（SO₄）₂ 的質量．