Question

绿矾(FeSO₄·7H₂O)硫酸法生产一种稀有金属产品过程中产出的副产品，产品外观为淡绿色或淡黄绿色结晶固体。加入适量可调节碱性水中的pH，与水中悬浮物有机结合，并加速沉淀，主要应用于水质净化和工业废水处理，同时具有杀菌作用。

（1）98% 1.84 g/cm³的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密度为1.4g/cm³，50%的硫酸物质的量浓度为             (保留两位小数)，50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合，混合酸的浓度为           (填>、<、=)40% 。

（2）实际生产用20%发烟硫酸(100克发烟硫酸含SO₃ 20克)配制稀硫酸，若用SO₃·nH₂O表示20%的发烟硫酸，则n=____________(保留两位小数)。

（3）绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取7.32克晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl₂溶液，过滤得沉淀9.32克；再通入112mL(标准状况)氯气恰好将Fe^2＋完全氧化，推测晶体的化学式为                      。    

（4）硫酸亚铁铵［(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O］(俗称莫尔盐)，较绿矾稳定，在分析化学中常用来配制Fe²⁺的标准溶液，用此Fe²⁺的标准溶液可以测定剩余稀硝酸的量。现取8.64克Cu₂S和CuS的混合物用200 mL 2 mol/L稀硝酸溶液处理，发生反应如下：

10NO₃^-＋3Cu₂S＋16H^＋=6Cu^2＋＋10NO↑＋3SO₄^2-＋8H₂O

8NO₃^-＋3CuS＋8H^＋=3Cu^2＋＋3 SO₄^2-＋8NO↑+ 4H₂O

剩余的稀硝酸恰好与V mL 2 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液完全反应。

已知：NO₃^-＋3Fe^2＋＋4H^＋= NO↑＋3Fe³⁺＋2H₂O

① V值范围                        ；

② 若V=48，试计算混合物中CuS的质量分数           (保留两位小数)。

Answer

（1）7.14 mol·L－1 ; ＞(各2分) （2）0.77(2分)

（3）FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O (3分) （4）①42～60mL(3分)；②0.33或1/3(3分)

【解析】

试题分析：（1）密度为1.4g/cm3，50%的硫酸物质的量浓度为：

c＝=7.14 mol·L－1，

50%的硫酸与30%的硫酸等体积(假设羰基为1，密度分别是ρ1和ρ2)混合，混合酸的浓度为

＞40%。

（2）因为20%发烟硫酸为80克H2SO4含SO3 20克，，

若用SO3·nH2O表示20%的发烟硫酸，则n=0.77。

（3）配制溶液加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀9.32克，n(SO42-)==0.04mol；再通入112mL(标准状况)氯气恰好将Fe2＋完全氧化(2Fe2＋+Cl2==2Fe3++2Cl-)，n(Fe2+)=2×=0.01mol；由电荷守恒n(Fe3+)=0.02mol， 7.32克晶体含有0.01molFeSO4为1.52g、0.01mol Fe2(SO4)3为4.00g，还有H2O为1.80g即0.1mol，晶体的化学式FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O。

（4）假设固体混合物全部为CuS，则n（CuS）==0.09mol，需要硝酸的物质的量为y，

8NO3-+3CuS + 8H+==3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O，

3 8

0.09mol y

y=0.24mol

剩余的硝酸的物质的量为：0.4mol-0.24mol=0.16mol。

0.112mol硝酸和（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反应。

NO3-+3Fe2++4H+==NO↑+3Fe3++2H2O

3mol 4

1×10-3VL×2mol/L 0.16mol，解得V=60，

所以V值范围为：42＜V＜60，

②若V=48，与48mL（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反应需要硝酸的物质的量为：

NO3-+3Fe2+ + 4H+→NO↑+3Fe3++2H2O

3mol 4

0.048L×2mol/L n

解得：n=0.128mol，

故与固体混合物反应的硝酸的物质的量为：0.4mol-0.128mol=0.272mol，

设Cu2S的物质的量xmol，CuS的物质的量为ymol，160x+96y=8.64g①．

10NO3-+3Cu2S+16H+→6Cu2++10NO↑+3SO42-+8H2O

3 16

x 16x/3

8NO3-+3CuS+8H+→3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O，

3 8

y 8y/3

16x/3+8y/3=0.272②

由①②解得：x＝0.036; y＝0.03

混合物中CuS的质量分数为：×100%≈33.33%。

考点：化学与技术。考查硫酸的浓度变化特点、铜的硫化物与硝酸反应的计算。