Question

Cu₂S是火法炼铜的重要原料之一，如图是由Cu₂S冶炼铜及制取CuSO₄·5H₂O的流程图。

Cu₂SCuCu₂O、CuOAB胆矾

（1）Cu₂S中铜元素的化合价为___，火法炼铜的反应原理是__________(用化学方程式表示)。

（2）向Cu₂O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式____________。

（3）若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是___(填字母序号)。

A．适量的NaNO₃

B．适量的HNO₃

C．适量的H₂O₂

（4）若B溶液的体积为0.2L，电解B溶液一段时间后溶液的pH由2变为1(体积变化忽略不计)，此时电解过程中转移电子的物质的量是_____。

（5）取5.0g胆矾样品逐渐升高温度使其分解，分解过程的热重曲线如图所示。通过计算确定258℃时发生反应的化学方程式：____，e点对应物质的化学式为_____(计算过程略去)。

Answer

＋1 Cu2S＋O22Cu＋SO2 Cu2O＋2H＋＝Cu＋Cu2＋＋H2O C 0.018 mol CuSO4·H2OCuSO4＋H2O Cu2O

【解析】

(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0分析判断；依据流程中Cu2S与O2反应得到Cu写出方程式；

(2)红色物质为铜，说明氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和铜，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜；

(3)溶解时要加入氧化剂使铜被氧化，且不能引进新的杂质；

(4)根据pH的变化求出氢离子的物质的量的变化，根据电极反应式计算转移的电子数；

(5)固体质量减少时，胆矾开始分解，根据减少的质量确定b、c段固体的化学式，从而确定发生的反应，根据最终剩余固体的质量采用假设的方法确定物质的组成。

(1)化合物中各元素化合价代数和为0，S元素的化合价为-2价，所以Cu元素的化合价为+1价；根据流程图，Cu2S与O2反应得到Cu，Cu的化合价降低，则S的化合价升高，反应生成二氧化硫，反应的化学方程式为：Cu2S+O22Cu+SO2，故答案为：+1；Cu2S+O22Cu+SO2；

(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，该红色物质为铜，说明氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，反应生成铜的离子方程式为：Cu2O+2H+＝Cu+Cu 2++H2O，故答案为：Cu2O+2H+＝Cu+Cu 2++H2O；

(3)溶解时要加入氧化剂使铜氧化，且不能引进新的杂质，硝酸具有强氧化性但引进杂质离子，硝酸钠会引进杂质离子，双氧水具有强氧化性且不引进杂质离子，最好的试剂是双氧水，故答案为：C；

(4)若硫酸铜溶液的体积为0.2L，电解溶液一段时间后溶液的pH由2变为1，则电解生成的氢离子为0.2L×(0.1-0.01)mol/L=0.018mol，根据电极反应式为：2H2O-4e-＝O2↑+4H+，n(e-)=n(H+)=0.018mol，故答案为：0.018mol；

(5)硫酸铜的物质的量==0.02mol，根据胆矾的化学式知，结晶水的质量=0.02mol×5×18g/mol=1.8g，当固体质量减少1.8g时胆矾完全分解失去结晶水，258℃时，固体减少的质量=5.00g-3.20g=1.80g，所以C段固体是硫酸铜，b段物质减少的质量=5.00g-3.56g=1.44g，则失去的水的物质的量==0.08mol，则固体中剩下水的物质的量为0.02mol×5-0.08mol=0.02mol，则b段固体中硫酸铜与结晶水的物质的量之比为1∶1，化学式为CuSO4·H2O，该反应方程式为：CuSO4•H2OCuSO4+H2O；e点时固体质量为1.44g，铜的质量=0.02mol×64g/mol=1.28g，则另一种元素质量为1.44g-1.28g=0.16g，如果另一种元素是S元素，则硫的物质的量为=0.005mol，铜原子的物质的量为0.02mol，则Cu和S的个数比为4∶1，不符合化合价原则，所以另一种元素是氧元素，其物质的量为=0.01mol，所以其化学式为Cu2O，故答案为：CuSO4•H2OCuSO4+H2O；Cu2O。