Question

1．Cu₂S是火法煉銅一種重要的原料，下面是由Cu₂S冶煉銅及制取CuSO₄•5H₂O的流程圖：
Cu₂S$→_{△}^{O}$Cu$\stackrel{焙}{→}$Cu₂O$\stackrel{足量稀硫酸}{→}$A$\stackrel{操作1}{→}$B$\stackrel{蒸發結晶}{→}$膽礬
（1）Cu₂S中銅元素的化合價為+1，火法煉銅的反應原理是Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂（用化學方程式表示）．
（2）Cu₂O，CuO加入足量稀硫酸得到的體系A中看到溶液呈藍色，且有紅色物質生成，請寫出生成紅色物質的離子方程式：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（3）若將A中單質反應，操作加入試劑最好是C．
A．加入適量的NaNO₃   B．適量的 HNO₃   C．適量的H₂O₂
（4）若B溶液的體積為0.2L，電解B溶液一段時間后溶液的pH值由2變為1（體積變化忽略不計），此時電解過程中轉移電子數的物質的量是0.018mol．
（5）取5.0g膽礬樣品逐漸升高溫度使其分解，分解過程的熱重曲線如下圖所示：通過計算確定258℃時發生反應的化學方程式CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O，e點的化學式Cu₂O（計算過程略去）．

Answer 1

分析 （1）化合物中各元素化合價的代數和為0；依據流程中Cu₂S與O₂反應得到Cu寫出方程式即可；
（2）氧化亞銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和銅，氧化銅和稀硫酸反應生成硫酸銅；
（3）溶解時要加入氧化劑使銅被氧化，且不能引進新的雜質；
（4）根據pH變化求出氫離子的物質的量變化，根據電解方程式計算轉移的電子數；
（5）固體質量減少時，膽礬開始分解，根據減少的質量確定b、c段固體的化學式，從而確定發生的反應，根據最終剩余固體的質量采用假設的方法確定物質的組成．

解答 解：（1）化合物中各元素化合價代數和為0，O元素的化合價為-2價，所以Cu元素的化合價為+1價；Cu₂S與O₂反應得到Cu，Cu的化合價降低，故S的化合價升高，反應為：Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂，故答案為：+1；Cu₂S+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+SO₂；
（2）氧化亞銅和稀硫酸反應生成硫酸銅、銅和水，生成紅色物質的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu ²⁺+H₂O，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu ²⁺+H₂O；
（3）溶解時要加入氧化劑使銅被氧化，且不能引進新的雜質，硝酸具有強氧化性但引進雜質離子，氫氧化鈉沒有氧化性且能引進雜質離子，雙氧水具有強氧化性且不引進雜質離子，故選C；
故答案為：C；
（4）若硫酸銅溶液的體積為0.2L，電解溶液一段時間后溶液的pH由2變為1，則電解生成的氫離子為0.2L×（0.1-0.01）mol/L=0.018mol，
電極方程式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，則n（e^-）=n（H⁺）=0.018mol；
故答案為：0.018mol；
（5）硫酸銅的物質的量=$\frac{5.00g}{250g/mol}$=0.02mol，根據膽礬的化學式知，結晶水的質量=0.02mol×5×18g/mol=1.8g，當固體質量減少1.8g時膽礬完全分解，258℃時，固體減少的質量=5.00g-3.20g=1.80g，所以C段固體是硫酸銅，b段物質減少的質量=5.00g-3.56g=1.44g，則失去的水的物質的量=$\frac{1.44g}{18g/mol}$=0.08mol，則固體中剩下水的物質的量為0.02mol×5-0.08mol=0.02mol，則b段固體的化學式為CuSO₄．H₂O，該反應方程式為：CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；
e點時固體質量為1.44g，銅的質量=0.02mol×64g/mol=1.28g，則另一種元素質量為1.44g-1.28g=0.16g，如果另一種元素是S元素，則硫的物質的量為$\frac{0.16g}{32g/mol}$=0.005mol，銅原子的物質的量為0.02mol，則Cu和S的個數比為4：1，不符合化合價原則，所以另一種元素是氧元素，其物質的量為$\frac{0.16g}{16g/mol}$=0.01mol，所以其化學式為Cu₂O，
故答案為：CuSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；Cu₂O．

點評 本題考查了物質的量的有關計算，結合元素化合價變化及氧化還原反應來分析解答，難點是（4）題，根據固體質量變化確定每一段物質的組成，從而確定每一段發生的反應，難度中等．