Question

13．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(chóng)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(guò)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(jià)為+1．
（2）焙燒過(guò)程中為了讓輝銅礦充分反應(yīng)，可以采取的措施是持續(xù)鼓入空氣．
（3）上述“酸溶”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．上述流程中產(chǎn)生的SO₂氣體可用于工業(yè)上生產(chǎn)硫酸．
（4）制得硫酸銅晶體粗品的過(guò)程是：將濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥而獲得．
【含量測(cè)定】該興趣小組的同學(xué)為測(cè)定某輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的含量進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)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(duì)測(cè)定結(jié)果的影響）
甲、乙二個(gè)實(shí)驗(yàn)小組均設(shè)計(jì)了下列裝置，稱(chēng)取了5g輝銅礦樣品，將樣品經(jīng)處理后放入如圖所示的硬質(zhì)玻璃管中，從A裝置左側(cè)不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�，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(shí)間的空氣．

甲組同學(xué)僅稱(chēng)量了上述實(shí)驗(yàn)所需要的相關(guān)裝置質(zhì)量后即完成了測(cè)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(guò)氧化氫反應(yīng)能生成硫酸鈉和水．
【問(wèn)題討論】
（5）上述裝置中A瓶?jī)?nèi)所盛的試劑是NaOH 溶液，其作用是除去空氣中的二氧化碳．
（6）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2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
（7）乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須對(duì)濾渣進(jìn)行洗滌，證明濾渣洗凈所用試劑是硫酸鈉溶液，若缺少洗滌操作則會(huì)使測(cè)得的硫化亞銅的含量偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（8）乙組同學(xué)通過(guò)最終得到的硫酸鋇固體質(zhì)量也能計(jì)算該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請(qǐng)你寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程（假設(shè)輝銅礦中只有Cu₂S含有S元素，且轉(zhuǎn)化過(guò)程中無(wú)硫元素的損失）．

Answer 1

分析 （1）化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為零；
（2）焙燒過(guò)程中為了讓輝銅礦充分反應(yīng)，需要足量的空氣；
（3）氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水；
（4）制得硫酸銅晶體粗品的過(guò)程是：將濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥而獲得．
（5）氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
（6）氫氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水；
（7）氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉；
（8）硫化亞銅中的硫元素完全轉(zhuǎn)化到硫酸鋇中，根據(jù)硫酸鋇質(zhì)量可以計(jì)算硫化亞銅的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）設(shè)硫化亞銅中銅元素化合價(jià)為x，
硫化亞銅中硫元素化合價(jià)是-2，根據(jù)題意有：x×2+（-2）=0，
x=+1，
故填：+1．
（2）焙燒過(guò)程中為了讓輝銅礦充分反應(yīng)，可以采取的措施是持續(xù)鼓入空氣．
故填：持續(xù)鼓入空氣．
（3）上述“酸溶”過(guò)程中，氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
故填：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O．
（4）制得硫酸銅晶體粗品的過(guò)程是：將濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥而獲得．
故填：降溫結(jié)晶．
（5）上述裝置中A瓶?jī)?nèi)所盛的試劑是NaOH 溶液，其作用是除去空氣中的二氧化碳．
故填：除去空氣中的二氧化碳．
（6）氣體進(jìn)入C瓶后，C瓶中二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
故填：2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
（7）乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須對(duì)濾渣進(jìn)行洗滌，證明濾渣洗凈所用試劑是硫酸鈉溶液，向洗滌液中加入硫酸鈉溶液時(shí)，如果無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈，如果產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明沒(méi)有洗滌干凈；
若缺少洗滌操作，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定的沉淀質(zhì)量偏大，則會(huì)使測(cè)得的硫化亞銅的含量偏大．
故填：硫酸鈉；偏大．
（8）設(shè)樣品中硫化亞銅質(zhì)量為y，
因?yàn)榱蚧瘉嗐~中的硫元素完全轉(zhuǎn)化到硫酸鋇中，因此硫化亞銅和硫酸鋇的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：Cu₂S～BaSO₄，
Cu₂S～BaSO₄，
160      233
y         4.66g
$\frac{160}{y}$=$\frac{233}{4.66g}$，
y=3.2g，
該輝銅礦中硫化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3.2g}{5g}$×100%=64%，
答：該輝銅礦中硫化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64%．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．