Question

銅是人類最早知道的金屬之一，實驗室可用H₂還原CuO制取少量的Cu，工業上主要用火法從黃銅礦中提煉Cu。

Ⅰ.實驗表明，CuO被H₂還原時也有Cu₂O生成。將一定量的H₂緩慢通過灼熱的CuO粉末，得到固體混合物且混合物中m(Cu)∶m(O)=8∶a。當a有不同的取值時，固體混合物成分不同。請分析a的取值范圍和固體混合物成分的關系并填入下表(不一定填滿，表格不夠也可自行增加)：

a的取值范圍	反應后固體的成分(用化學式表示)

Ⅱ.黃銅礦的主要成分X是由Cu、Fe、S三種元素組成的復鹽，其中Cu、Fe兩種元素的質量比為8∶7；將m g X粉末全部溶于200 mL的濃HNO₃，反應后的溶液加水稀釋至2.12 L時測得其pH為0；將稀釋后的溶液分為兩等份，向其中一份溶液中滴加6.05 mol·L^-1的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0.600 mol·L^-1 Ba(NO₃)₂溶液，兩溶液中均生成沉淀，且沉淀的質量隨所加溶液的體積變化如下圖所示：

(1)請通過計算確定m值。

(2)X的摩爾質量為368 g·mol^-1，請確定X的化學式。

Answer 1

Ⅰ.

a的取值范圍	混合物組成(用化學式表示)
1＜a＜2	CuO、Cu2O
0＜a＜2	CuO、Cu2O、Cu
0＜a＜1	Cu2O、Cu

Ⅱ.(1)m的值為11.04  (2)X的化學式為Cu₂Fe₂S₄

解析：Ⅰ.m(Cu)∶m(O)=8∶a,根據元素守恒，當a=0時，混合物全是Cu,當a=1時，混合物為Cu₂O，當a=2時，混合物為CuO。

Ⅱ.(1)依題意，m g X中：n(Cu)∶n(Fe)=1∶1

2n(Cu²⁺)+3n(Fe³⁺)=6.05 mol·L^-1×0.2 L×2-1 mol·L^-1×2.12 L

故：n(Cu)=n(Fe)=0.06 mol

又，n(S)=0.6 mol·L^-1×0.1 L×2=0.12 mol

因此，m=m(Cu)+m(Fe)+m(S)=0.06 mol×64 g·mol^-1+0.06 mol×56 g·mol^-1+0.12 mol×32 g·mol^-1=11.04 g

即m的值為11.04

(2)解：設X的化學式為(CuFeS₂)_n，則

(64+56+32×2)×n=368,n=2,故X的化學式為Cu₂Fe₂S₄。