Question

(共15分) 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，轉化順序為下列四階段：

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，應立即進行氣密性檢查，請寫出檢查A-D裝置氣密性的操作  __________ 。
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（含加熱不反應的雜質），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8．4 g，則原礦樣中CuS的質量分數為__________。

Answer 1

(共15分)   （1）膠頭滴管   500ml容量瓶(各1分)
（2）cd (1分）     c（2分）
（3） 2CuS+O₂  Cu₂S+SO₂  （2分）
Cu₂S轉化為CuSO₄固體質量增加（2分）    c（1分）
關閉分液漏斗活塞，在D中加水至淹沒下端管口，微熱A中圓底燒瓶看到D中有氣泡冒出，停止微熱后導管中有一小段水柱回流，則氣密性好（2分）
BaCl₂或其他合理答案（1分）
96.0﹪（2分）

試題分析：（1）用液體配制溶液，需要量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、及容量瓶，本題中需配制500mL的溶液所以需要500mL的容量瓶；
（2）①從濾液到晶體，需要蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾步驟得到晶體，不需要灼燒、分液，所以答案選cd；
②欲用實驗證明濾液A（綠色）中存在上述平衡，則需要改變條件，看是否有平衡移動，因此實驗中加入水后溶液藍色加深，即可證明存在平衡；不能加入氯化鐵固體或氯化銅固體，原因是鐵離子和鐵離子本身有顏色，實驗c正確；
（3）①200～300^oC范圍內進行的是第一階段，所以產物主要是Cu₂S，所以化學方程式為
2CuS+O₂  Cu₂S+SO₂  ；
②300～400^oC范圍內，進行的是第二階段，主要產物是CuO·CuSO₄，相當于固體中增加了氧元素的質量，所以固體質量明顯增加；從圖中可以看出，CuSO₄固體能穩定存在的階段是第三階段，答案選c；
③A-D裝置氣密性的檢查，利用溫度升高，氣體壓強增大的原理檢驗，具體操作是：關閉分液漏斗活塞，在D中加水至淹沒下端管口，微熱A中圓底燒瓶看到D中有氣泡冒出，停止微熱后導管中有一小段水柱回流，則氣密性好；證明第四階段所得氣體為SO₂和O₂的混合物，氣體溶于溶液后可得硫酸根離子，所以只需驗證硫酸根離子的存在即可，因此應選擇氯化鋇溶液；石英玻璃管內所得固體為CuO，其質量為8．4 g，物質的量是0.1mol，根據元素守恒，可得CuS的質量是9.6g，所以原礦樣中CuS的質量分數為96%。