Question

16．黃銅礦（主要成分CuFeS₂）是提取銅的主要原料
（1）取12.5g黃銅礦樣品，經測定含3.60g硫（雜質不含硫），礦樣中CuFeS₂含量為82.8%
（2）已知，產物Cu₂S在1200℃高溫下繼續反應：2Cu₂S+3O₂→2Cu₂O+2SO₂2Cu₂O+Cu₂S→6Cu+SO₂
假定各步反應都完全，完成下列計算：
①由6mol CuFeS₂生成6mol Cu，消耗O₂的物質的量15mol．
②6mol CuFeS₂和14.25mol O₂反應，理論上可得到4.5摩爾銅．

Answer 1

分析 （1）m（樣品）×ω（CuFeS₂）×CuFeS₂中S元素的質量分數=m（S）；
（2）①由反應可知，最終CuFeS₂與O₂反應的最終成為FeO、Cu、SO₂，根據原子守恒計算n（FeO）、n（SO₂），根據O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+n（SO₂）；
②根據方程式計算6mol CuFeS₂消耗O₂的物質的量、生成Cu₂S的物質的量，進而計算剩余O₂的物質的量．根據2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂計算反應的Cu₂S的物質的量、生成Cu₂O的物質的量，進而計算剩余Cu₂S的物質的量，再根據2Cu₂O+Cu₂S→6Cu+SO₂進行過量計算．

解答 解：（1）12.5g×ω（CuFeS₂）×=3.6g，解得ω（CuFeS₂）=82.8%，故答案為：82.8%；
（2）①由反應可知，最終CuFeS₂與O₂反應的最終成為FeO、Cu、SO₂，根據原子守恒n（FeO）=n（CuFeS₂）=6mol，n（SO₂）=2n（CuFeS₂）=12mol，根據O原子守恒可知2n（O₂）=n（FeO）+2n（SO₂）=6mol+12mol×2，故n（O₂）=15mol，
答：消耗O₂的物質的量為15mol；
②2CuFeS₂+4O₂ =Cu₂S+3SO₂+2FeO，
  6mol    12mol   3mol
故剩余氧氣為14.25mol-12mol=2.25mol，生成Cu₂S為3mol，
2Cu₂S+3O₂=2Cu₂O+2SO₂；
3mol 4.5mol
故氧氣不足，故氧氣完全反應，按照氧氣計算，
2Cu₂S+3O₂ =2Cu₂O+2SO₂
x       2.25mol  y
生成Cu₂O為2.25mol×$\frac{2}{3}$=1.5mol
消耗的Cu₂S為2.25mol×$\frac{2}{3}$=1.5mol，則剩余Cu₂S為3mol-1.5mol=1.5mol，
2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂；
1.5mol  1.5mol   z
故氧化亞銅完全反應，則生成銅z=1.5mol×$\frac{6}{2}$=4.5mol，
故答案為：4.5．

點評 本題考查混合物的有關計算，題目過程復雜，計算量很大，為易錯題目，對學生的心理素質有較高的要求，注意原子守恒計算與過量計算．