Question

（2013?閘北區(qū)二模）含有硫的化合物在工業(yè)生產中應用廣泛，回答下列問題：
（1）黃銅礦是工業(yè)煉銅的主要原料，其主要成分為CuFeS₂．
①測得某黃銅礦（CuFeS₂）中含硫20%（質量分數(shù)），求該礦石含銅的質量分數(shù)．
②現(xiàn)有一種天然黃銅礦（含少量脈石），為了測定該黃銅礦的純度，某同學設計了如下實驗：稱取研細的黃銅礦樣品1.150g，在空氣中進行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，用100mL滴有淀粉的蒸餾水全部吸收SO₂，然后取10mL吸收液，用0.05mol/L標準碘溶液進行滴定，用去標準碘溶液的體積為20.00mL．求該黃銅礦的純度．
（2）將FeS和Fe₂O₃的混和物56.6g，用足量稀H₂SO₄溶解后可得3.2g硫，求原混和物中FeS的質量．
（3）一定溫度下，硫酸銅受熱分解生成CuO、SO₂、SO₃和O₂．已知：SO₂、SO₃都能被堿石灰和氫氧化鈉溶液吸收．利用下圖裝置加熱無水硫酸銅粉末直至完全分解．若無水硫酸銅粉末質量為10.0g，完全分解后，各裝置的質量變化關系如下表所示．

裝置	A （試管+粉末）	B	C
反應前	42.0g	75.0g	140.0g
反應后	37.0g	79.0g	140.5g

請通過計算，推斷出該實驗條件下硫酸銅分解的化學方程式．
（4）硫化鈉是用于皮革的重要化學試劑，可用無水Na₂SO₄與炭粉在高溫下反應制得，化學方程式如下：
①Na₂SO₄+4C

高溫

Na₂S+4CO   ②Na₂SO₄+4CO

高溫

 Na₂S+4CO₂
①若在反應過程中，產生CO和CO₂混合氣體為2mol，求生成Na₂S的物質的量．
②硫化鈉晶體放置在空氣中，會緩慢氧化成Na₂SO₃，甚至是Na₂SO₄，現(xiàn)將43.72g部分變質的硫化鈉樣品溶于水中，加入足量鹽酸后，過濾得4.8g沉淀和1.12L H₂S 氣體（標準狀況，假設溶液中氣體全部逸出），在濾液中加入足量的BaCl₂后過濾得2.33g沉淀，分析該硫化鈉樣品的成分及其物質的量．

Answer 1

分析：（1）①依據(jù)同物質中元素質量之比等于元素質量分數(shù)之比列式計算；
②該物質中銅和硫的質量分數(shù)相同，可以根據(jù)反應過程中的化學方程式和硫元素守恒計算得到硫元素質量分數(shù)即可；
（2）FeS和硫酸反應生成硫酸亞鐵和硫化氫氣體，氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，鐵離子和硫化氫反應生成硫單質，依據(jù)硫單質計算硫化亞鐵質量和氧化鐵質量，過量的可以是氧化鐵，也可以是硫化亞鐵；
（3）由C裝置中數(shù)據(jù)可知，堿石灰完全吸收了二氧化硫和三氧化硫，然后根據(jù)質量守恒定律分析每個裝置的質量變化情況，從而分析反應中各物質的質量；
（4）①依據(jù)極值分析方法計算得到；
②Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故19.2g為硫的質量，放出H₂S氣體2.24L，還發(fā)生反應2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，根據(jù)n=

m

M

計算S的物質的量，進而計算生成S的反應中參加反應的Na₂S、Na₂SO₃各自的物質的量，根據(jù)n=

V

Vm

計算H₂S的物質的量，進而計算與鹽酸反應生成H₂S氣體需要Na₂SO₃的物質的量，再根據(jù)m=nM計算樣品中Na₂S、Na₂SO₃各自的質量，依據(jù)硫酸鋇沉淀的質量，根據(jù)n=

m

M

計算Na₂SO₄的物質的量．

解答：解：（1）①測得某黃銅礦（CuFeS₂）中含硫20%（質量分數(shù)），化學式中銅摩爾質量和硫的摩爾質量之和相同，所以同物質中元素質量之比等于元素質量分數(shù)之比，銅的質量分數(shù)和硫元素質量分數(shù)相同為20%，
答：該礦石含銅的質量分數(shù)為20%；
②稱取研細的黃銅礦樣品1.150g，在空氣中進行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，用100mL滴有淀粉的蒸餾水全部吸收SO₂，然后取10mL吸收液，用0.05mol/L標準碘溶液進行滴定，用去標準碘溶液的體積為20.00mL，滴定過程發(fā)生的反應為SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，二氧化硫物質的量n（SO₂）=n（I₂）=0.0200L×0.05mol/L=0.0010mol，所以100ml溶液中含二氧化硫物質的量為0.0100mol，依據(jù)硫元素守恒，硫元素物質的量0.01mol，CuFeS₂的物質的量為0.005mol，黃銅礦的質量分數(shù)=

0.005mol×184g/mol

1.15g

=80%；
答：該黃銅礦的純度為80%；
（2）將FeS和Fe₂O₃的混和物56.6g，用足量稀H₂SO₄溶解后可得3.2g硫物質的量為0.1mol，F(xiàn)eS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，F(xiàn)e₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，F(xiàn)e₂（SO₄）₃+H₂S=2FeSO₄+S↓+H₂SO₄，反應消耗的硫化亞鐵和氧化鐵質量可以依據(jù)化學方程式計算得到，m（FeS）=0.1mol×88g/mol=8.8g；m（Fe₂O₃）=0.1mol×160g/mol=16g，所以混合物中剩余56.6g-8.8g-16g=31.8g；若硫化亞鐵過量則原混合物中硫化亞鐵質量=56.6g-16g=40.6g；若氧化鐵過量則硫化亞鐵質量為8.8g，
答：原混和物中FeS的質量8.8g或40.6g；
（3）根據(jù)質量守恒定律分析，反應生成氣體的質量為42.0g-37.0g=5g，生成氧化銅的質量為10g-5g=5g；干燥管完全吸收了二氧化硫和三氧化硫，其質量為79.5g-75g=4.5g，生成的氧氣的質量為5g-4.5g=0.5g；則參加反應的硫酸銅和生成氧化銅及生成的氧氣的質量比為10g：5g：0.5g=20：10：1，表現(xiàn)在化學方程式中的化學計量數(shù)之比為（20÷160）：（10÷80）：（1÷32）=4：4：1，依據(jù)原子守恒得到化學方程式為：4CuSO₄

△   .

4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
答：4CuSO₄

△   .

4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
（4）①反應①Na₂SO₄+4C

高溫

Na₂S+4CO   ②Na₂SO₄+4CO

高溫

 Na₂S+4CO₂
若碳全部轉化為二氧化碳的反應③Na₂SO₄+2C

高溫

Na₂S+2CO₂
若在反應過程中，產生CO和CO₂混合氣體為2mol，若全部轉化為一氧化碳，時按照①反應生成硫化鈉物質的量0.5mol，若全部生成二氧化碳按照反應③進行，反應生成硫化鈉1mol；所以產生CO和CO₂混合氣體為2mol時 硫化鈉物質的量為：0.5＜n（Na₂S）＜1，
答：0.5＜n（Na₂S）＜1；  
②4.8g為硫的物質的量為

4.8g

32g/mol

=0.15mol，由方程式：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O可知，參加該反應的Na₂S為0.15mol×

2

3

=0.1mol，Na₂SO₃的物質的量為0.15mol×

1

3

=0.05mol，1.12LH₂S氣體的物質的量為

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，根據(jù)反應2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑可知，參加該反應的Na₂S的物質的量為0.05mol，故樣品中Na₂S的物質的量為0.15mol；在濾液中加入足量的BaCl₂后過濾得2.33g沉淀為硫酸鋇，物質的量為0.01mol，所以Na₂SO₄的物質的量為0.01mol；n（Na₂S）=0.15 mol，質量為0.15mol×78g/mol=11.7g；n（Na₂SO₃）=0.05 mol，質量為0.05mol×126g/mol=6.3g；n（Na₂SO₄）=0.01 mol，質量為0.01mol×142g/mol=1.42g；結晶水的物質的量為=

43.72g-11.7g-6.3g-1.42g

18g/mol

=1.35mol，
答：n（Na₂S）=0.15 mol；n（Na₂SO₃）=0.05 mol；n（Na₂SO₄）=0.01 mol，n（H₂O）=1.35 mol．

點評：本題著重考查了化學方程式的計算，化合物純度的分析計算應用，質量守恒定律的應用，解題的關鍵根據(jù)裝置的質量差分析出各物質的質量，然后求出方程式中物質的化學計量數(shù)，混合物成分的分析判斷，題目難度中等．