Question

（16分）. 銅是人類最早知道的金屬之一，實驗室可用C、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.  實驗證明，C還原CuO時既可能生成Cu，也可能生成Cu₂O，即使在C過量時，實驗中CuO也可能部分未被還原。為了測定某次實驗產物的組成，取1.2 g C跟8.0 g CuO混合加熱，將反應生成的氣體通過足量的澄清石灰水并集氣。一段時間后停止加熱，共收集到560 mL氣體（已經折算成標準狀況），測得沉淀的質量為2.5 g。則：

（1）上述實驗中C         （填“完全”或“不完全”）參加反應，實驗中收集到的氣

體是      （填寫化學式），產生這種氣體的化學方程式為：              。

（2） 反應后得到的固體混合物總質量為                  ，其中含氧化合物的物質的量為             mol。

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6.05mol/L的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0．600mol/L 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的值； 

（2） X的摩爾質量為368 g/mol，請確定X的化學式。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ⑴不完全(1分)；CO(1分)；CO₂+C高溫2CO 或 CuO+C高溫Cu+CO↑ (1分)；

⑵ 7.4g，(1分)； 0.025 mol(1分)

Ⅱ、⑴ 解：依題意，m g X中：n(Cu)∶n(Fe)＝1∶1

2n(Cu^2＋) ＋3n(Fe^3＋) ＝6．05mol·L^－1×0．2L×2－1 mol·L^－1×2．12L

故：n (Cu) ＝ n (Fe) ＝ 0．06mol

又，n (S) ＝ 0．6mol·L^－1×0．1L×2 ＝ 0．12mol

 因此，m g ＝ m(Cu) ＋ m(Fe) ＋ m(S)

＝ 0．06mol×64g·mol^－1＋0．06mol×56g·mol^－1＋0．12mol×32g·mol^－1＝ 11．04g    

 即m 的值為11．04                                 （3分）

⑵ 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       （3分）

【解析】Ⅰ（1）560ml氣體是CO，物質的量是0.025mol。生成CO的方程式是CO₂+C高溫2CO 或 CuO+C高溫Cu+CO↑。沉淀是碳酸鈣，物質的量是0.025mol，則生成的CO₂也是0.025mol。由于碳的物質的量是0.1mol，所以實驗中碳沒有完全參加反應。

（2）與碳原子結合的氧原子的物質的量是0.025mol＋0.025mol×2＝0.075mol，質量是12.g，所以最終固體的質量是8g－1.2g＋1.2g－0.6g＝7.4g。原氧化銅中氧原子的物質的量是0.1mol，所以剩余氧原子的物質的量是0.1mol－0.075mol＝0.025mol，因此含氧化合物的物質的量是0.025mol。

Ⅱ、考查根據方程式及有關圖像進行的有關計算。