Question

銅及其化合物用途廣泛．
（1）某黃銅礦（CuFeS₂）的精礦中Cu元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，則CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

%（雜質(zhì)不含銅）．
（2）將amol CuCl₂?2H₂O和b molCuO在封閉管中加熱至270℃，恰好生成CuCl₂?3Cu（OH）₂和HCl，
則a：b=

 

．
（3）取鐵和銅的混合粉末13.2g，加入100mL 4mol/L的FeCl₃溶液中，充分反應(yīng)后剩余固體2.0g，則混合粉末中Fe的質(zhì)量為

 

g．
（4）將16gCuSO₄加熱至800℃，得到Cu₂O固體和SO₂、SO₃、O₂的混合氣體，該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為

 

g/mol（保留2位小數(shù)）．
（5）CuCl₂能與NaCl生成“配鹽”，配鹽是強(qiáng)電解質(zhì)，能完全電離出Na⁺和“配陰離子”，配陰離子的電離則可忽略．為確定配陰離子的組成，每次取200mL5mol/L的CuCl₂溶液，向其中加入NaCl固體，每次實(shí)驗(yàn)均充分反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	加入NaCl的物質(zhì)的量（mol）	測(cè)得溶液中Cl-物質(zhì)的量（mol）	測(cè)得溶液中Cu2+物質(zhì)的量（mol）
1	0.4	0	0.2
2	1	0	0
3	1.2	0	0
4	2	0	0
5	2.4	0.4	0
6	3	1	0

試確定上述反應(yīng)中生成的配陰離子的化學(xué)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比等于CuFeS₂的相對(duì)分子質(zhì)量與銅相對(duì)原子質(zhì)量之比；
（2）由題意可得化學(xué)方程式2CuCl₂?2H₂O+2CuO=CuCl₂?3Cu（OH）₂+2HCl；
（3）銅、鐵的混合粉末加入到盛有FeCl₃溶液的燒杯中，能發(fā)生的反應(yīng)有①Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，②Cu+2FeCl₃=2FeCl₂+CuCl₂，③Fe+CuCl₂═FeCl₂+Cu，充分反應(yīng)后仍有少量固體，說明FeCl₃反應(yīng)完全，剩余固體一定含有銅，可能含有鐵；
（4）CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，混合氣體的總質(zhì)量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物質(zhì)的量之和為0.1mol，故混合氣體的平均式量取決于氧氣的物質(zhì)的量，反應(yīng)中銅元素的化合價(jià)降低，一定會(huì)有元素化合價(jià)升高，一定有氧氣生成，利用極限法分析，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，當(dāng)產(chǎn)生的氣體為SO₃和O₂時(shí)，O₂的物質(zhì)的量最小，混合氣體的物質(zhì)的量最小，平均式量最大；產(chǎn)生的氣體為O₂和SO₂時(shí)，O₂的物質(zhì)的量最大，混合氣體的物質(zhì)的量最大，平均式量最小；根據(jù)銅原子守恒計(jì)算Cu₂O的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算Cu₂O的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算混合氣體的物質(zhì)的量，根據(jù)極限法，利用電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平均式量的極值，據(jù)此判斷；
（5）200mL5mol/L的CuCl₂中含有n（Cu²⁺）=0.2L×5mol/L=1mol，n（Cl^-）=2mol，由實(shí)驗(yàn)1可知，加入0.4molNaCl后n（Cl^-）=2mol+0.4mol=2.4mol，n（Cu²⁺）=1mol-0.2mol=0.8mol，因此配陰離子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=0.8mol：2.4mol=1：3，此配陰離子為：CuCl₃^-；此配陰離子在實(shí)驗(yàn)2、3中均成立．由實(shí)驗(yàn)4可知，配陰離子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=1mol：4mol=1：4，此配陰離子為CuCl₄^2-，此配陰離子在實(shí)驗(yàn)5、6中均成立．

解答： 解：（1）CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比等于CuFeS₂的相對(duì)分子質(zhì)量與銅相對(duì)原子質(zhì)量之比，設(shè)CuFeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則

x%

16%

=

64+56+32×2

64

，解得x=46，
故答案為：46；
（2）將amolCuCl₂?2H₂O和b molCuO在封閉管中加熱至270℃，恰好生成CuCl₂?3Cu（OH）₂和HCl，化學(xué)方程式為2CuCl₂?2H₂O+2CuO=CuCl₂?3Cu（OH）₂+2HCl，因此a：b=2：2=1：1，
故答案為：1：1；
（3）n（FeCl₃）=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設(shè)FeCl₃溶液全部與Fe反應(yīng)，設(shè)此情況下消耗的鐵的物質(zhì)的量為x，則：
 Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，
 1    2
 x   0.4mol
解得：x=0.2mol，消耗鐵的質(zhì)量為m（Fe）=0.2mol×56g/mol=11.2g，此時(shí)剩余固體的質(zhì)量為13.2g-11.2g=2.0g，證明假設(shè)成立；說明銅并沒有和FeCl₃溶液反應(yīng)，混合粉末中鐵的質(zhì)量大于或等于11.2g，
故答案為：≥11.2；
（4）CuSO₄分解得到Cu₂O、SO₃、SO₂、O₂，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，混合氣體的總質(zhì)量一定，利用硫原子守恒可知，硫的氧化物的物質(zhì)的量之和為0.1mol，故混合氣體的平均式量取決于氧氣的物質(zhì)的量；根據(jù)銅原子守恒可知，n（Cu₂O）=0.05mol，故m（Cu₂O）=0.05mol×144g/mol=7.2g，故混合氣體的質(zhì)量為：0.1mol×160g/mol-7.2g=8.8g，
反應(yīng)中銅元素的化合價(jià)降低，一定會(huì)有元素化合價(jià)升高，一定有氧氣生成，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知：
①當(dāng)產(chǎn)生的氣體為SO₃和O₂時(shí)，O₂的物質(zhì)的量最小，混合氣體的物質(zhì)的量最小，平均式量最大，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，此時(shí)O₂的物質(zhì)的量為

0.1mol×1

4

=0.025mol，由硫原子守恒可知n（SO₃）=0.1mol，故混合氣體的平均式量最大值

8.8

0.125

=70.40；
②當(dāng)產(chǎn)生的氣體為O₂和SO₂時(shí)，O₂的物質(zhì)的量最大，混合氣體的物質(zhì)的量最大，平均式量最小，由硫原子守恒可知n（SO₂）=0.1mol，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，此時(shí)O₂的物質(zhì)的量為

0.1mol×1+0.1mol×2

4

=0.075mol，故混合氣體的平均式量最小值

8.8

0.175

=50.29；由于實(shí)際混合氣體是SO₃、SO₂、O₂三種氣體的混合氣體，故其平均式量應(yīng)該在50.29～70.40之間，
故答案為：50.29-70.40；
（5）200mL5mol/L的CuCl₂中含有n（Cu²⁺）=0.2L×5mol/L=1mol，n（Cl^-）=2mol，由實(shí)驗(yàn)1可知，加入0.4molNaCl后n（Cl^-）=2mol+0.4mol=2.4mol，n（Cu²⁺）=1mol-0.2mol=0.8mol，因此配陰離子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=0.8mol：2.4mol=1：3，此配陰離子化學(xué)式為：CuCl₃^-；此配陰離子在實(shí)驗(yàn)2、3中均成立．由實(shí)驗(yàn)4可知，配陰離子中n（Cu²⁺）：n（Cl^-）=1mol：4mol=1：4，此配陰離子化學(xué)式為CuCl₄^2-，此配陰離子在實(shí)驗(yàn)5、6中均成立，
故答案為：CuCl₃^-或CuCl₄^2-．

點(diǎn)評(píng)：本題重點(diǎn)考查計(jì)算能力以及看圖提取信息、分析問題解決問題的能力，注意利用極限法確定極值進(jìn)行解答，關(guān)鍵是確定混合氣體物質(zhì)的量的極值，難度頗大！