Question

【題目】銅和銅合金廣泛用于電氣、機械制造、建筑工業(yè)、國防工業(yè)等領(lǐng)域。

（1）以含Cu2S80%的精輝銅礦為原料冶煉金屬銅（）。若生產(chǎn)含Cu量為97.5%的粗銅48t，則生產(chǎn)SO2_________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；需要精輝銅礦_______t（保留一位小數(shù)）。

（2）高溫時，Cu2S和O2在密閉容器中實際發(fā)生的反應(yīng)為以下兩步：

2Cu2S+3O22Cu2O+ 2SO2、2Cu2O+ Cu2S6Cu+ SO2↑

取amol Cu2S和bmol空氣（設(shè)氧氣占空氣體積的20%）在高溫下充分反應(yīng)。根據(jù)下列幾種情況回答問題（反應(yīng)前后溫度、容器體積不變）：

①若反應(yīng)后剩余固體只有Cu，則a和b的關(guān)系是___________。

②若反應(yīng)后剩余固體是Cu2S和Cu，則反應(yīng)前容器內(nèi)壓強（P1）與反應(yīng)后容器內(nèi)壓強（P2）的關(guān)系是_______。

③若反應(yīng)后容器內(nèi)的壓強小于反應(yīng)前，通過分析，確定反應(yīng)前后容器內(nèi)固體的成分___________。

（3）可用純度為80%的精輝銅礦制備膽礬。稱取8.0g礦樣，溶解在40mL14.0mol/L的濃硝酸中（雜質(zhì)不反應(yīng)），反應(yīng)為： 2Cu2S+14H++10NO3-→4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O。過濾后向所得溶液再加入適量的銅和稀硫酸，充分反應(yīng)前后，將該溶液蒸發(fā)結(jié)晶。計算理論上最多可得到CuSO4·5H2O晶體多少克_______？

Answer 1

【答案】8.19×106 L 73.1t b=5a P1=P2 Cu2O、Cu和Cu2O 155

【解析】

（1）設(shè)日均產(chǎn)SO2標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為y，根據(jù)元素守恒：

所以48×97.5%×106：=128：1

解得y=8.19×106

設(shè)需精輝銅礦的質(zhì)量為x，根據(jù)元素守恒：

所以x80%：48×97.5%×106=160：128

解得x=73.1×106=73.1t

（2）①反應(yīng)后固體全部是Cu時，則：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S6Cu+ SO2↑，兩方程式相加得：

解得b=5a

故答案為：b=5a；

②Cu2S+O2=2Cu+SO2，反應(yīng)后固體為Cu2S、Cu時，氧氣不足，但反應(yīng)前后氣體的體積未變，所以P1=P2，

故答案為：P1=P2；

③2Cu2S+3O2＝2Cu2O+2SO2，消耗3mol氧氣生成2mol二氧化硫，當(dāng)產(chǎn)物為Cu2O時，反應(yīng)后容器內(nèi)的壓強小于反應(yīng)前，Cu2S+O2=2Cu+SO2，反應(yīng)后固體為Cu時，反應(yīng)前后氣體的體積未變，P1=P2，但反應(yīng)后固體為Cu2O、Cu時，反應(yīng)后容器內(nèi)的壓強小于反應(yīng)前，所以反應(yīng)后容器內(nèi)的壓強小于反應(yīng)前，反應(yīng)前為Cu2S，反應(yīng)后容器內(nèi)固體的成分為Cu2O或Cu和Cu2O，

故答案為：Cu2O或Cu和Cu2O；

（3）純度為80%的精輝銅礦8.0g礦樣，含銅n（Cu）=×2=0.08mol，可生成n（CuSO45H2O）=0.08mol，礦樣溶解在40mL14.0mol/L的濃硝酸中（雜質(zhì)不反應(yīng)），2Cu2S+14H++10NO3-=4Cu2++2SO42-+5NO↑+5NO2↑+7H2O消耗硝酸n（HNO3）=×

=0.2mol，過濾后向所得溶液再加入適量的銅和稀硫酸，相當(dāng)于銅溶解在稀硝酸中，然后全部轉(zhuǎn)化為硫酸銅晶體，n（HNO3）=（0.56-0.2）mol=0.36mol，2NO3-+3Cu+8H+＝3Cu2++2NO↑+4H2O，溶解銅n（Cu）=×3=0.54mol，則消耗的銅的總的物質(zhì)的量為n（Cu）=0.54mol+0.08mol=0.62mol，根據(jù)銅原子守恒，理論上最多可得到CuSO45H2O晶體m（CuSO45H2O）=n×M=0.62mol×250g/mol=155g，

故答案為：155。