Question

(20分)某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。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    (填下列各项中序号)。

②CuCl₂溶液中存在如下平衡：Cu(H₂O)₄²⁺(蓝色)+4Cl^-CuCl₄^2-(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     (填下列各项中序号)。

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条件下焙烧CuS时，固体质量变化曲线及SO₂生成曲线如下图所示。

①CuS矿样在焙烧过程中，有Cu₂S、CuO·CuSO₄、CuSO₄、CuO生成，转化顺序为：

第①步转化主要在200～300^oC范围内进行，该步转化的化学方程式为                   。

②300～400^oC范围内，固体质量明显增加的原因是            ，上图所示过程中，CuSO₄固体能稳定存在的阶段是    (填下列各项中序号)。

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。你认为装置D中原来盛有的溶液为        溶液。

c．若原CuS矿样的质量为l0．0 g，在实验过程中，保持温度在760^oC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）胶头滴管（2分） 500mL容量瓶（2分）

（2）①cd（2分） ②c（2分）

（3）①2CuS+O2 Cu2S+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】

试题分析：（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%。

考点：化学实验综合。