Question

20．硫酸銅晶體（CuSO₄•5H₂O）常用于印染的媒染劑，農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的殺蟲劑、工業(yè)鍍銅等．
【物質(zhì)制備】某興趣小組同學(xué)查找到以輝銅礦（主要成分是硫化亞銅，化學(xué)式為Cu₂S）為主要原料制備硫酸銅晶體的工業(yè)生產(chǎn)過程：
【資料Ⅰ】硫化亞銅（Cu₂S）能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫氣體．

（1）Cu₂S中銅元素的化合價為+1．
（2）焙燒過程中將輝銅礦研成粉末的目的是增大反應(yīng)物之間的接觸面，加快反應(yīng)速率（或使反應(yīng)充分）．
（3）上述“酸溶”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuO+H₂SO₄=H₂O+CuSO₄．上述流程中產(chǎn)生的SO₂氣體可用于工業(yè)上生產(chǎn)硫酸．
【含量測定】該興趣小組的同學(xué)為測定某輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的含量進(jìn)行了如下的實(shí)驗探究．（假設(shè)每步反應(yīng)均完全，不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結(jié)果的影響）
甲、乙二個實(shí)驗小組均設(shè)計了下列裝置，稱取了5g輝銅礦樣品，將樣品研碎后放入如下圖所示的硬質(zhì)玻璃管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�高溫灼燒玻璃管中的輝銅礦樣品至反應(yīng)完全并繼續(xù)緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的空氣．

甲組同學(xué)僅稱量了上述實(shí)驗所需要的相關(guān)裝置質(zhì)量后即完成了測定．
乙組同學(xué)則在上述反應(yīng)結(jié)束后，將C瓶中的溶液進(jìn)行了如圖處理：

【資料Ⅱ】亞硫酸鈉（Na₂SO₃）與過氧化氫反應(yīng)能生成硫酸鈉和水．
【問題討論】
（4）上述裝置中A瓶內(nèi)所盛的試劑是NaOH 溶液，其作用是吸收空氣中的CO₂，防止測得SO₂的質(zhì)量偏大．
（5）氣體進(jìn)入C瓶后，C瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（6）乙組同學(xué)的實(shí)驗過程中必須對濾渣進(jìn)行洗滌，證明濾渣洗凈所用試劑是H₂SO₄或Na₂SO₄或AgNO₃等溶液，若缺少洗滌操作則會使測得的硫化亞銅的含量偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（7）乙組同學(xué)通過最終得到的硫酸鋇固體質(zhì)量也能計算該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請你寫出計算過程（假設(shè)輝銅礦中只有Cu₂S含有S元素，且轉(zhuǎn)化過程中無硫元素的損失）．
（8）甲組同學(xué)利用反應(yīng)前后C裝置的質(zhì)量變化也計算出了硫化亞銅（Cu₂S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可是發(fā)現(xiàn)結(jié)果比乙組偏小，其原因可能是氣體可能從C裝置中帶出一部分水分．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零，進(jìn)行解答；
（2）加工成粉末是為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積；
（3）氧化銅可以與稀硫酸反應(yīng)；
（4）根據(jù)A瓶的作用是除去空氣中的二氧化碳進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)會生成亞硫酸鈉和水來分析；
（6）根據(jù)試驗流程和注意事項進(jìn)行分析解答；
（7）根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析解答；
（8）根據(jù)實(shí)驗裝置來分析．

解答 解：（1）硫化亞銅中硫的化合價是-2價，設(shè)銅元素的化合價為x，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為零，則2x+（-2）=0，解得x=+1．故填：+1；
（2）加工成粉末增大反應(yīng)物之間的接觸面，加快反應(yīng)速率（或使反應(yīng)充分）；故填：增大反應(yīng)物之間的接觸面，加快反應(yīng)速率（或使反應(yīng)充分）；
（3）氧化銅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水；故填：CuO+H₂SO₄=H₂O+CuSO₄；
（4）通過分析可知，A瓶氫氧化鈉溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，故填：吸收空氣中的CO₂，防止測得SO₂的質(zhì)量偏大；
（5）二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)會生成亞硫酸鈉和水，化學(xué)方程式為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，故填：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（6）證明濾渣洗凈所用試劑應(yīng)該添加可溶性碳酸鹽（如碳酸鈉溶液）；乙組的實(shí)驗過程中洗滌濾渣的目的是：除去沉淀表面的可溶性雜質(zhì)，若未洗滌就直接烘干稱量，則會使測定結(jié)果偏大故填：H₂SO₄或Na₂SO₄或AgNO₃等（答案合理即可）；偏大；
（7）由題干信息可知，亞硫酸鈉（Na₂SO₃）與過氧化氫反應(yīng)能生成硫酸鈉，硫酸鈉與氯化鋇溶液反應(yīng)：Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl，由質(zhì)量守恒定律可知，此過程中硫元素的質(zhì)量不變，那么4.66g硫酸鋇中含硫元素的質(zhì)量為4.66g×$\frac{32}{127+32+16×4}$×100%=0.64g．硫化亞銅的質(zhì)量為0.64g÷$\frac{32}{64×2+32}×100%$=3.2g，該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{3.2g}{5g}×100%$=64%；故填：64%；
（8）當(dāng)氣體從裝置C中出來時，可能會帶出少量的水蒸氣，而導(dǎo)致質(zhì)量減少，故填：氣體可能從C裝置中帶出一部分水分．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)成分和含量的測定，涉及儀器選用、誤差分析、質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算等知識，具有較強(qiáng)的綜合性，解題時注意從質(zhì)量守恒的角度分析，本題難度中等．