Question

【題目】銅有多種化合物，氧化亞銅(Cu2O)、氯化亞銅(CuCl)、氯化銅(CuCl2)、CuSO4等。完成下列計算：

(1)波爾多液是由硫酸銅、生石灰和水配制成殺菌劑，不同情況下需要配制不同的比例。現配制按質量比CuSO4：CaO：H2O＝1：2：200的波爾多液50 kg。

需要用CuSO4·5H2O________g，CaO________mol。

(2)某工廠以精輝銅礦(主要成分為Cu2S)為原料冶煉金屬銅，精輝銅礦中含23%雜質，日均產含Cu量97.5%的精銅42 t。

已知：總反應式Cu2S＋O2=2Cu＋SO2

日均需精輝銅礦________t，日均產SO2標準狀況下體積________L。

(3)印刷線路板的銅能被FeCl3的溶液腐蝕，將印刷線板浸入200 mL FeCl3溶液中，有11.2 g Cu被腐蝕掉。取出印刷線路板，向溶液中加入11.2 g鐵粉，充分反應溶液中還有4.8 g不溶物。計算原FeCl3溶液的物質的量濃度。

(4)制備銅的某化合物晶體。取5.12 g Cu、14.5 mol/L HNO3 15 mL、6.0 mol/L HCl 50 mL，混合后Cu完全反應，反應后溶液中有水54.32 g，再經水浴保溫蒸發掉42 g水，冷卻至20 ℃并過濾，得到8.12 g晶體。通過計算推斷此晶體的化學式________。

已知：20 ℃溶解度

CuCl2·2H2O 73 g/100 g H2O

Cu(NO3)2·3H2O 125 g/100 g H2O

Answer 1

【答案】(1)385 8.8

(2)66.5 7.17×106

(3)剩余不溶物為Cu，共溶解Cu：11.2 g－4.8 g＝5.6 g

物質的量6.4 g÷64 g/mol＝0.1 mol

Fe：11.2 g 物質的量11.2 g÷56 g/mol＝0.2 mol

c(FeCl3)＝0.6 mol/0.2 L＝3.0 mol/L

(4)混合后反應Cu＋NO＋H＋===Cu2＋＋H2O＋NOx↑

剩余硝酸根量少且Cu(NO3)2·3H2O溶解度大，析出的是CuCl2晶體

設晶體化學式為CuCl2·xH2O

無水CuCl2 20 ℃溶解度為×100＝50.0 g/100 g H2O

生成CuCl2 5.12·135/64＝10.8 g，剩余水54.32－42＝12.32 g

＝ x＝3 CuCl2·3H2O

【解析】(1)CuSO4CaOH2O＝1：2：200的波爾多液50 kg中硫酸銅的質量是50 kg×1/(1＋2＋200)＝246.3 g，則硫酸銅的物質的量是246.3 g/160 g/mol，所以需要CuSO4·5H2O的質量是246.3 g/160 g/mol×250 g/mol＝385 g；CaO的質量是硫酸銅質量的2倍，所以CaO的物質的量是246.3 g×2/56 g/mol＝8.8 mol；(2)日均產含Cu量97.5%的粗銅42 t，則Cu的物質的量是42×105 g/64 g/mol×97.5%＝6.4×105 mol，根據化學方程式可知需要Cu2S的物質的量是3.2×105 mol。所以日均需精輝銅礦的質量是3.2×105 mol×160 g/mol/(1－23%)＝66.5 t；日均生成二氧化硫的物質的量也是3.2×105 mol，標準狀況下的體積是3.2×105 mol×22.4 L/mol＝7.17×106 L；(3)根據題意，剩余不溶物只能是Cu，不可能含有Fe；若存在Fe，則溶液中的銅離子被全部置換出，則不溶物的質量大于11.2 g；4.8 g Cu的物質的量是0.075 mol，開始加入Cu的物質的量是11.2 g/64 g/mol＝0.175 mol，所以相當于溶解Cu 0.1 mol，Fe的物質的量是11.2 g/56 g/mol＝0.2 mol，則此過程中共失去電子的物質的量是(0.2＋0.1) mol×2＝0.6 mol，根據得失電子守恒，則鐵離子的物質的量是0.6 mol，所以氯化鐵溶液的物質的量濃度是0.6 mol/0.2 L＝3.0 mol/L；(4)根據題意，Cu與氫離子、硫酸根離子反應生成銅離子、氮的氧化物、水，氯離子不參加反應，反應前n(HNO3)＝0.2175 mol，n(HCl)＝0.3 mol，n(Cu)＝5.12 g/64 g/mol＝0.08 mol，所以剩余硝酸根量少于氯離子，且Cu(NO3)2·3H2O溶解度大，則析出的是CuCl2晶體；無水氯化銅的溶解度是×100＝50.0 g；設晶體化學式為CuCl2·xH2O，反應生成氯化銅的質量是0.08 mol×135 g/mol＝10.8 g，剩余水的質量是54.32 g－42 g＝12.32 g，析出晶體后剩余溶液為氯化銅的飽和溶液，則＝，解得x＝3，該晶體的化學式為CuCl2·3H2O。