Question

有三份不同质量的硫化铜与硫化亚铜的混合物样品①②③。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中硫化铜的量。

(1)甲取2.56克样品①，置于空气中加强热，产物为氧化铜和二氧化硫。若产生0.448 L气体（标准状况），该气体被30 mL一定浓度氢氧化钠恰好完全吸收，将所得溶液小心低温蒸干得固体2.3克。则样品①中硫化铜的质量为_____g，氢氧化钠浓度_______mol·L^-1；

(2)乙取3.52克样品②，投入过量的浓硝酸中加热，充分反应后，样品全部参与反应，溶液失重8.44克。样品②中硫化铜的物质的量为____mol；若浓硝酸的浓度为14.2 mol·L^-1，则反应消耗浓硝酸____mL。(已知：Cu₂S+14HNO₃→2Cu(NO₃)₂+10NO₂↑+H₂SO₄+6H₂O)

(3)丙称量样品③强热后剩余的固体质量比原样品减小了a g，若该固体为氧化铜，则样品③中硫化铜物质的量(n)为_________mol。若要计算硫化亚铜的质量，则缺少_____________数据，若设该数据为b克，则硫化亚铜的质量为___________。

Answer

0.96 1 0.02 23.9 0.0625a或 样品总质量 b-6a 克

【解析】

(1)根据n=计算SO2的物质的量，然后利用S原子守恒、固体质量计算CuS的质量；根据硫原子守恒、得到固体的质量计算亚硫酸钠、硫酸氢钠的物质的量，再根据钠原子守恒计算氢氧化钠的物质的量浓度；

(2)CuS、Cu2S与硝酸发生反应：CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O、Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O，根据固体质量及溶液失重质量列方程式计算CuS的物质的量；根据CuS、Cu2S与硝酸的关系式计算硝酸的体积；

(3)CuS、Cu2S发生反应生成CuO，根据化学式知，Cu2S的相对分子质量相当于2个CuO的相对分子质量，所以反应过程中减少的质量相当于CuS---CuO之间减少的质量，据此计算CuS的物质的量；要计算硫化亚铜的质量，还需要知道样品总的质量，根据m=n·M计算CuS的质量，总质量减去CuS的质量就是硫化亚铜的质量。

(1) n(SO2)===0.02 mol，设CuS的物质的量为x mol，Cu2S的物质的量为y mol，则x+y=0.02，96x+160y=2.56，解得x=0.01，y=0.01，则m(CuS)=0.01 mol×96 g/mol=0.96 g；设反应产生Na2SO3的物质的量为a mol、NaHSO3的物质的量为b mol，a+b=0.02，126a+104y=2.3，解得a=0.01，b=0.01，所以根据钠原子守恒得n(NaOH)=2n(Na2SO3)+n(NaHSO3)=2×0.01 mol+0.01 mol=0.03 mol，故NaOH溶液的物质的量浓度c(NaOH)==1 mol/L；

(2)设CuS的物质的量为c mol，Cu2S的物质的量为d mol，则根据固体质量和为3.52 g可得：96c+160d=3.52；根据CuS、Cu2S与硝酸发生反应：CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O、Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O，溶液失重可得：272c+300d=8.44，两式联立，解得c=0.02 mol，d=0.01 mol，所以样品②中CuS的物质的量为0.02 mol，Cu2S为0.01 mol。由CuS+10HNO3=Cu(NO3)2+8NO2↑+H2SO4+4H2O可知，0.02 molCuS完全反应需要硝酸的物质的量n(HNO3)=0.02mol×10=0.2 mol，根据Cu2S+14HNO3→2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O可知，0.01 mol Cu2S完全反应需要硝酸的物质的量n(HNO3)=0.01 mol×14=0.14 mol，故需要总的硝酸的物质的量n(HNO3)总=0.2 mol+0.14 mol=0.34 mol因此需要硝酸的体积V(HNO3)总==0.0239 L=23.9 mL；

(3)CuS、Cu2S发生反应生成CuO，根据化学式知，Cu2S的相对分子质量相当于2个CuO的相对分子质量，所以反应过程中减少的质量相当于CuS---CuO之间减少的质量，所以n(CuS)=mol=0.0625a mol；m(CuS)=96 g/mol×mol=6a g，所以m(Cu2S)=bg-6a g=(b-6a) g。