Question

12．銅有多種化合物，氧化亞銅（Cu₂O）、氯化亞銅（CuCl）、氯化銅（CuCl₂）、CuSO₄等．
完成下列計算：
（1）波爾多液是由硫酸銅、生石灰和水配制成的殺菌劑，不同情況下需要配制不同的比例．現配制按質量比CuSO₄：CaO：H₂O=1：2：200的波爾多液50Kg．
需要用CuSO₄•5H₂O385 g，CaO8.8mol
（2）某工廠以精輝銅礦（主要成分為Cu₂S）為原料冶煉金屬銅，精輝銅礦中含23%雜質，日均產含Cu量97.5%的粗銅42t．
已知：總反應式 Cu₂S+O₂$\stackrel{高溫}{→}$2Cu+SO₂
日均需精輝銅礦．66.5 t    日均產SO₂標準狀況下體積．7.17×10⁶ L
（3）印刷線路板的銅能被FeCl₃的溶液腐蝕，將印刷線路板浸入200mL FeCl₃溶液中，有11.2g Cu被腐蝕掉．取出印刷線路板，向溶液中加入11.2g鐵粉，充分反應溶液中還有4.8g不溶物．計算原FeCl₃溶液的物質的量濃度．
（4）制備銅的某化合物晶體．取5.12g Cu、14.5mol/L HNO₃ 15mL、6.0mol/L HC1 50mL，混合后Cu完全反應，反應后溶液有中水54.32g，再經水浴保溫蒸發掉42g水，冷卻至20℃并過濾，得到8.12g晶體．通過計算推斷此晶體的化學式．
已知：20℃溶解度  CuC1₂•2H₂O  73g/100g H₂O     Cu（NO₃）₂•3H₂O   125g/100g H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據質量比CuSO₄：CaO：H₂O=1：2：200，計算出CuSO₄、CaO質量，再根據n（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄），結合m=nM求解CuSO₄•5H₂O質量，根據n=$\frac{m}{M}$計算CaO的物質的量；
（2）令日均產含Cu量97.5%的粗銅42t需要含雜質23%的精輝銅礦質量為x，根據關系式進行計算，根據硫守恒計算日均產SO₂標準狀況下體積；
（3）依據反應：Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂、Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu，4.8g不溶物為銅，根據方程式列出鐵和銅的關系進行求解；
（4）取5.12gCu，物質的量是0.08mol，根據銅元素守恒，Cu最終完全轉化為CuCl₂•2H₂O晶體，質量是13.68g，完全轉化為 Cu（NO₃）₂•3H₂O晶體，質量是19.36g，反應后溶液有中水54.32g，再經水浴保溫蒸發掉42g，得到的飽和溶液中含有水22.32g，根據溶解度的概念進行計算即可．

解答 解：（1）波爾多液50Kg=50000g，按質量比CuSO₄：CaO：H₂O=1：2：200配制，m（CuSO₄）=50000g×$\frac{1}{1+2+200}$≈246.3g，n（CuSO₄）=$\frac{246.3g}{160g/mol}$，n（CuSO₄•5H₂O）=n（CuSO₄）=$\frac{246.3g}{160g/mol}$，m（CuSO₄•5H₂O）=nM=$\frac{246.3}{160}×250$g≈385g，m（CaO）=50000g×$\frac{2}{1+2+200}$≈492.6g，n（CaO）=$\frac{m}{M}$=$\frac{492.6g}{56g/mol}$≈8.8mol，
故答案為：385；8.8；
（2）設需精輝銅礦的質量為x，根據元素守恒：
Cu₂S～～～～～2Cu            
160t           128t
x•（1-23%）    42×97.5%t
所以x•77%：42×97.5%t=160t：128t     
解得x=66.5t  
設日均產SO₂標準狀況下體積為y，根據元素守恒：
2Cu～～～～～Cu₂S～～～～SO₂
128t         1         1
42×97.5%t   1         $\frac{y}{22.4}$
所以42×97.5%t：$\frac{y}{22.4}$=128t：1    
解得y=7.17×10⁶，
故答案為：66.5；7.17×10⁶；
（3）將印刷線路板浸入200mL FeCl₃溶液中，有11.2g Cu被腐蝕掉，Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂、加入Fe粉前，溶液中有Cu²⁺，Fe²⁺，Cl^-，可能還有Fe³⁺，向溶液中加入11.2g鐵粉，Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu，充分反應溶液中還有4.8g不溶物，若無Fe³⁺，那么Fe恰好把11.2gCu全部置換，不溶物不可能為Fe只能是Cu，則溶解的銅的物質的量為$\frac{11.2g-4.8g}{64g/mol}$=0.1mol，Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂、參加反應的FeCl₃物質的量為0.2mol，11.2gFe的物質的量為：$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，Fe+2FeCl₃═3FeCl₂、參加反應的FeCl₃物質的量為0.4mol，
所以原FeCl₃溶液的物質的量濃度$\frac{0.2mol+0.4mol}{0.2L}$=3mol/L，
答：原FeCl₃溶液的物質的量濃度為3mol/L；
（4）物質混合后發生反應的表達式為：Cu+NO₃^-+H⁺=Cu²⁺+H₂O+NOx↑，根據20℃溶解度：CuCl₂•2H₂O 73g/100gH₂O，Cu（NO₃）₂•3H₂O，125g/100gH₂O，所以Cu（NO₃）₂•3H₂O得溶解度大，硝酸根離子的剩余量很小，所以析出的是CuCl₂晶體，取5.12gCu，物質的量是$\frac{5.12g}{64g/mol}$=0.08mol，根據銅元素守恒，生成的氯化銅質量是5.12×$\frac{135}{64}$=10.8g，反應后溶液有水54.32g，再經水浴保溫蒸發掉42g，得到的飽和溶液中含有水12.32g，設析出的晶體中含有氯化銅的質量是S，則$\frac{73×\frac{135}{171}}{100+73×\frac{136}{171}}$=$\frac{S}{100g}$，得S=50g，設最終得到的晶體的化學式為：CuCl₂•xH₂O，所以$\frac{10.8-8.12×\frac{135}{135+18x}}{12.32-8.12×\frac{18x}{135+18x}}$=$\frac{50.0}{100}$，解得x=3，所以析出的是CuCl₂•3H₂O．
答：晶體的化學式為：CuCl₂•3H₂O．

點評 本題考查化學方程式的相關計算，屬于綜合計算題目，注意從元素守恒的角度書寫關系式計算，題目難度較大．