Question

为探究某铜的硫化物组成，取一定量硫化物在氧气中充分灼烧，将生成的气体全部通入盛有足量的H₂O₂和BaCl₂的混合液中，得到白色沉淀 4.66 g；将灼烧后的固体(仅含铜与氧2种元素)完全溶于100 mL 1 mol/LH₂SO₄中，过滤，得到0.64 g 红色固体，将滤液稀释至 200 mL，测得c(Cu²⁺)=0.1 mol/L。已知：Cu₂O+ H₂SO₄ =CuSO₄+Cu+H₂O。

下列说法正确的是

A.得到白色沉淀亚硫酸钡

B.原铜的硫化物中n(Cu)∶n(S)=2∶3

C.最后所得的溶液最多可以溶解铁1.12 g

D.灼烧后的固体中n(Cu₂O)∶n(CuO)=1∶1

Answer

D

【解析】

铜的硫化物在氧气中充分灼烧，生成的气体是SO2，将其通入盛有足量的H2O2和BaCl2的混合液中，发生反应：H2O2+SO2=H2SO4，BaCl2+ H2SO4=BaSO4↓+2HCl，得到4.66 g白色沉淀是BaSO4，可根据沉淀计算S元素的物质的量；灼烧后的固体可能为CuO、Cu2O中至少1种，将其溶解在稀硫酸中得到0.64 g 红色固体物质是Cu单质，证明含有Cu2O，根据Cu单质的物质的量可计算出Cu2O的物质的量，利用溶液中Cu2+的物质的量可判断出是否含有CuO及其物质的量的多少，据此分析解答。

根据上述分析可知n(S)=n(BaSO4)=4.66g÷233g/mol=0.02mol，0.64 g 红色固体物质是Cu单质，n(Cu)=0.64g÷64g/mol=0.01mol，则根据方程式Cu2O+ H2SO4 =CuSO4+Cu+H2O中相应物质之间的转化关系可知n(Cu2O)= n(Cu)=0.01mol，则其反应产生的Cu2+的物质的量是0.01mol，在酸溶解金属氧化物后得到的溶液中Cu2+的总物质的量是=0.1 mol/L ×0.2L=0.02mol>0.01mol，说明有0.01mol Cu2+是CuO与硫酸反应生成，则根据CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，则n(CuO)= 0.01mol。

A.根据上述分析可知反应产生的白色沉淀是硫酸钡，A错误；

B. 原铜的硫化物中Cu 元素的物质的量为n(Cu)=n(CuO)+2n(Cu2O)=0.01mol+2×0.01mol=0.03mol；原铜的硫化物中S元素的物质的量0.02mol，所以n(Cu)∶n(S)=3∶2，B错误；

C. 100 mL 1 mol/LH2SO4的物质的量是n(H2SO4)=0.1L×1mol/L=0.1mol，向反应后的溶液中加入Fe粉，最后的溶液为FeSO4，所以根据元素守恒，可知溶解Fe的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×56g/mol=5.6g，C错误；

D.根据前面计算可知n(Cu2O)=n(CuO)=0.01mol，所以灼烧后的固体中n(Cu2O)∶n(CuO)=1∶1，D正确；

故合理选项是D。