Question

【题目】某矿样中含有大量的 CuS 及少量其他不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O 晶体，流程如下：

(1)在实验室中，欲用 37%(密度为 1.19 g·mL－1)的盐酸配制 500 mL 6 mol·L－1 的盐酸，需要的仪器除 量筒、烧杯、玻璃棒外，还有_____、_____。

(2)①若在实验室中完成系列操作 a。则下列实验操作中，不需要的是____________(填字母)。

②CuCl2 溶液中存在平衡：Cu(H2O)42＋(蓝色)＋4Cl－CuCl42－(黄色)＋4H2O。欲用实验证明滤液 A(绿色)中存在上述平衡，除滤液 A 外，下列试剂中还需要的是_____(填字 母)。

a．FeCl3 固体 b．CuCl2 固体 c．蒸馏水

(3)某化学小组欲在实验室中研究 CuS 焙烧的反应过程，查阅资料得知在空气中焙烧 CuS 时，固体 质量变化曲线及 SO2 生成曲线如图。

①CuS 矿样在焙烧过程中，有 Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO 生成，转化顺序为CuS Cu2S CuO·CuSO4CuSO4CuO第 ① 步 转 化 主 要 在 200 ～ 300 ℃ 内 进 行 ， 该 步 转 化 的 化 学 方 程 式______。

②300～400 ℃内，固体质量明显增加的原因是_____，图所示过程中，CuSO4固体能稳定存在的阶段是____________(填字母)。

a．一阶段 b．二阶段 c．三阶段 d．四阶段

③该化学小组设计如下装置模拟 CuS 矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程，并验证所得气体为 SO2和 O2 的混合物。

a．装置组装完成后，应立即进行的一项操作是_____。

b．当 D 中产生白色沉淀时，说明第四阶段所得气体为 SO2 和 O2 的混合物，你认为 D 中原来盛有________溶液。

c．若原 CuS 矿样的质量为 10.0 g，实验过程中，保持在 760 ℃左右持续加热，待矿样充分反应后， 石英玻璃管内所得固体的质量为 8.0 g，则原矿样中 CuS 的质量分数为_____。

Answer 1

【答案】（1）胶头滴管（2分） 500mL容量瓶（2分）

（2）①cd（2分） ②c（2分）

（3）①2CuS+O2Cu2S+SO2（2分）

②300～400oC范围内Cu2S转化为CuSO4，进行的是第二阶段，主要产物是CuO·CuSO4，相当于固体中增加了氧元素的质量，所以固体质量明显增加 （2分） c （2分）

③a.检验装置气密性（2分） b.氯化钡（BaCl2）（2分） c.96% （2分）

【解析】

试题（1）用液体配制溶液，需要量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、及容量瓶，本题中需配制500mL的溶液所以需要500mL的容量瓶；

（2）①从滤液到晶体，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤步骤得到晶体，不需要灼烧、分液，所以答案选cd；②欲用实验证明滤液A（绿色）中存在上述平衡，则需要改变条件，看是否有平衡移动，因此实验中加入水后溶液蓝色加深，即可证明存在平衡；不能加入氯化铁固体或氯化铜固体，原因是铁离子和铜离子本身有颜色，实验c正确；

（3）①200～300oC范围内进行的是第一阶段，所以产物主要是Cu2S，所以化学方程式为2CuS+O2Cu2S+SO2；②300～400oC范围内，进行的是第二阶段，主要产物是CuO·CuSO4，相当于固体中增加了氧元素的质量，所以固体质量明显增加；从图中可以看出，CuSO4固体能稳定存在的阶段是第三阶段，答案选c；③a装置组装完成后，应立即进行的一项操作是检验装置制气密性；b当D装置中产生白色沉淀时，便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物，气体溶于溶液后可得硫酸根离子，所以只需验证硫酸根离子的存在即可，因此应选择氯化钡溶液；石英玻璃管内所得固体为CuO，其质量为8.0g，物质的量是0.1mol，根据元素守恒，则CuS的质量是9.6g，所以原矿样中CuS的质量分数为9.6÷10×100%=96%。