Question

某礦樣含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的雜質。實驗室中以該礦樣為原料制備CuCl₂·2H₂O晶體，流程如下：

（1）在實驗室中，欲用37％(密度為1．19 g·mL^-1)的鹽酸配制500 mL 6 mol·L^-1的鹽酸，需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還有      、       。
（2）①若在實驗室中完成系列操作a。則下列實驗操作中，不需要的是   (填下列各項中序號)。

②CuCl₂溶液中存在如下平衡：Cu(H₂O)₄²⁺(藍色)+4Cl^-CuCl₄^2-(黃色)+4H₂O。
欲用實驗證明濾液A(綠色)中存在上述平衡，除濾液A外，下列試劑中，還需要的是      (填下列各項中序號)。
a．FeCl₃固體        b．CuCl₂固體       c．蒸餾水
（3）某化學小組欲在實驗室中研究CuS焙燒的反應過程，查閱資料得知在空氣條件下焙燒CuS時，固體質量變化曲線及SO₂生成曲線如下圖所示。

①CuS礦樣在焙燒過程中，有Cu₂S、CuO·CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，轉化順序為：

第①步轉化主要在200～300^oC范圍內進行，該步轉化的化學方程式為                                                               。
②300～400^oC范圍內，固體質量明顯增加的原因是           ，上圖所示過程中，CuSO₄固體能穩定存在的階段是   (填下列各項中序號)。
a．一階段    b、二階段    c、三階段  d、四階段
③該化學小組設計如下裝置模擬CuS礦樣在氧氣中焙燒第四階段的過程，并驗證所得氣體為SO₂和O₂的混合物。

a．裝置組裝完成后，應立即進行的一項操作是                。
b．當D裝置中產生白色沉淀時，便能說明第四階段所得氣體為SO₂和O₂的混合物。你認為裝置D中原來盛有的溶液為       溶液。
c．若原CuS礦樣的質量為l0．0 g，在實驗過程中，保持溫度在760^oC左右持續加熱，待礦樣充分反應后，石英玻璃管內所得固體的質量為8．0 g，則原礦樣中CuS的質量分數為      。

Answer 1

（1）（4分）膠頭滴管（2分）  500mL容量瓶（2分）
（2）（4分）①cd（2分）②c（2分）
（3）（12分）①2CuS+O₂=Cu₂S+SO₂（2分）②Cu₂S轉化為CuSO₄（2分）  c（2分）
③a.檢驗裝置的氣密性（2分） b.氯化鋇（BaCl₂）（2分） c.96%（2分）

試題分析：（1）由濃鹽酸配制稀鹽酸，需要的儀器除量筒、燒杯、玻璃棒外，還需要：膠頭滴管、500mL容量瓶。
（2）①由CuCl₂溶液制取CuCl₂?2H₂O，需要進行蒸發濃縮、降溫結晶，然后過濾可得CuCl₂?2H₂O晶體，所以不需要c、d操作。
②FeCl₃溶液為黃色，CuCl₂溶液為藍色，對原平衡體系溶液的顏色產生干擾，而加入蒸餾水可使平衡向逆反應方向移動，溶液的顏色發生改變，可證明濾液A(綠色)中存在上述平衡，故c項正確。
（3）①根據流程圖CuS與O₂反應生成Cu₂S，還應生成SO₂，化學方程式為：2CuS+O₂=Cu₂S+SO₂
②第②步轉化，由Cu₂S轉化為CuO?CuSO₄，所以300～400^oC范圍內，固體質量明顯增加的原因是Cu₂S轉化為CuSO₄；第二階段生成了CuSO₄，第四階段固體質量減小，CuSO₄發生了分解反應，所以CuSO₄固體能穩定存在的階段是第三階段。
③a.實驗裝置組裝完后應首先檢驗裝置的氣密性；b. SO₂與BaCl₂不反應，SO₂、O₂與BaCl₂溶液反應可以生成BaSO₄沉淀，所以裝置D中原來盛有的溶液為BaCl₂溶液；c. 礦樣充分反應后，石英玻璃管內所得固體CuO，根據Cu元素質量守恒，可知CuS ~ CuO ，所以CuS的質量為8g÷80g/mol×96g/mol=9.6g，則原礦樣中CuS的質量分數為：9.6g÷10.0g×100%=96%