Question

19．某CuS樣品含少量不溶于酸的雜質，實驗室以該樣品為原料制備CuCl₂•2H₂O晶體．流程如圖所示：

已知：CuS在高溫煅燒過程中，有下列所示的轉化關系：CuS$\stackrel{Ⅰ}{→}$Cu₂S$\stackrel{Ⅱ}{→}$CuO•CuSO₄$\stackrel{Ⅲ}{→}$CuSO₄$→_{760℃}^{Ⅳ}$CuO
（1）寫出CuS在高溫煅燒第I階段的化學反應方程式：2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S
（2）寫出酸溶時發生的主要離子方程式：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（3）系列操作A包括ba （填序號）．
a．過濾      b．燕發濃縮、冷卻結晶     c．分液              d．灼燒
（4）實驗室模擬焙燒CuS的第IV階段過程，并驗證所得氣體中有SO₂和O₂，如圖（已知：濃硫酸可吸收SO₃氣體）

①裝置的正確連接順序是B→D→A→D→C→E（填裝置字毋代號，有的裝置可重復使用）；裝置連接后，應立即進行的一項操作是檢查裝置氣密性．
②裝置B的作用是制得二氧化碳氣體，排除裝置內空氣，其中儀器F的名稱為分液漏斗；裝置E的試劑是NaOH溶液．
③能驗證所得氣體中有SO₂和O₂的現象是C中產生白色沉淀．
④若原CuS樣品質量為12g，在實驗過程中保持760℃持續加熱充分反應（雜質不參與反應），石英玻璃管內所得固體的質童為10.28g，則樣品中CuS的質量分數為86%．

Answer 1

分析 CuS在焙燒過程中發生氧化還原反應，依次有Cu₂S、CuO•CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，硫化銅中的硫最終轉化成二氧化硫，同時生成CuO，加入鹽酸，鹽酸和CuO反應生成氯化銅，過濾得到氯化銅溶液，經蒸發濃縮、冷卻結晶得到產品；
（1）CuS在高溫煅燒第I階段生成Cu₂S和SO₂，根據反應物和生成物及反應條件書寫該反應的化學反應方程式；
（2）CuO和稀鹽酸反應生成氯化銅和水；
（3）從溶液中獲取晶體采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾的方法；
（4）硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂，驗證所得氣體中有SO₂和O₂，需排盡A裝置中的空氣，用裝置B制取干燥的二氧化碳，先通入二氧化碳排盡A中的空氣，再對A進行加熱，用濃硫酸吸收水和三氧化硫，進入氯化鋇溶液的氣體只有二氧化硫和氧氣，當氯化鋇中產生白色沉淀，說明所得氣體有有SO₂和O₂，再用E進行尾氣吸收；
①由分析可知實驗裝置的正確連接順序；實驗前必須檢查裝置的氣密性；
②裝置B的作用是制得二氧化碳氣體，排除裝置內空氣；F儀器名稱是分液漏斗；二氧化硫有毒，且是酸性氧化物，可用氫氧化鈉溶液吸收；
③只有二氧化硫通入氯化鋇溶液時，不發生反應，無明顯現象，若同時有氧氣通入，會發生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；
④硫化銅中有不反應的雜質，反應前是CuS和雜質12g，最終是CuO和雜質10.28g，質量差為12g-10.28g=1.72，等于硫元素與氧元素的質量差，則CuS物質的量應為0.1075mol，計算出其質量，再算出質量分數．

解答 解：CuS在焙燒過程中發生氧化還原反應，依次有Cu₂S、CuO•CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，硫化銅中的硫最終轉化成二氧化硫，同時生成CuO，加入鹽酸，鹽酸和CuO反應生成氯化銅，過濾得到氯化銅溶液，經蒸發濃縮、冷卻結晶得到產品；
（1）CuS在高溫煅燒第I階段生成Cu₂S和SO₂，根據反應物和生成物及反應條件書寫該反應的化學反應方程式為2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S，
故答案為：2CuS+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SO₂+Cu₂S；
（2）CuO和稀鹽酸反應生成氯化銅和水，離子方程式為CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，
故答案為：CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O；
（3）從溶液中獲取晶體采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾的方法，所以A包含蒸發濃縮、冷卻結晶和過濾，故選ba；
（4）硫酸銅受熱分解所得氣體的成分可能含有SO₃、SO₂、O₂，驗證所得氣體中有SO₂和O₂，需排盡A裝置中的空氣，用裝置B制取干燥的二氧化碳，先通入二氧化碳排盡A中的空氣，再對A進行加熱，用濃硫酸吸收水和三氧化硫，進入氯化鋇溶液的氣體只有二氧化硫和氧氣，當氯化鋇中產生白色沉淀，說明所得氣體有有SO₂和O₂，再用E進行尾氣吸收；
①由分析可知實驗裝置的正確連接順序是B→D→A→D→C→E，反應裝置有多個儀器組合而成，實驗前必須檢查裝置的氣密性，
故答案為：A；D；C；E；檢查裝置氣密性；
②裝置B的作用是制得二氧化碳氣體，排除裝置內空氣；F為分液漏斗；二氧化硫有毒，污染空氣，可用氫氧化鈉溶液吸收，則E中的試劑是氫氧化鈉溶液，
故答案為：制得二氧化碳氣體，排除裝置內空氣；分液漏斗；氫氧化鈉溶液；
③只有二氧化硫通入氯化鋇溶液時，不發生反應，無明顯現象，若同時有氧氣通入，會生成硫酸鋇沉淀，所以當C中有白色沉淀產生時，說明產生的氣體中有二氧化硫和氧氣，
故答案為：C中產生白色沉淀；
④硫化銅中有不反應的雜質，反應前是CuS和雜質12g，最終是CuO和雜質10.4g，質量差為12g-10.28g=1.72g，等于硫元素與氧元素的質量差，則n（CuS）=0.10750.1mol，質量為0.1075mol×96g/mol=10.32g，質量分數為$\frac{10.32g}{12g}$×100%=86%，
故答案為：86%．

點評 本題考查物質制備方法、性質實驗方案設計等，最后的質量分數計算是難點，容易忽略“雜質不參加反應“，錯誤認為10.4g就是氧化銅的質量，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力，易錯點是實驗裝置排列順序判斷，題目難點中等．