Question

含有硫的化合物在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)），求該礦石含銅的質(zhì)量分?jǐn)?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(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣中進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，用去標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(zhì)量為10.0g，完全分解后，各裝置的質(zhì)量變化關(guān)系如下表所示．

裝置	A （試管+粉末）	B	C
反應(yīng)前	42.0g	75.0g	140.0g
反應(yīng)后	37.0g	79.0g	140.5g

請通過計(jì)算，推斷出該實(shí)驗(yàn)條件下硫酸銅分解的化學(xué)方程式．
（4）硫化鈉是用于皮革的重要化學(xué)試劑，可用無水Na₂SO₄與炭粉在高溫下反應(yīng)制得，化學(xué)方程式如下：
①Na₂SO₄+4CNa₂S+4CO　 ②Na₂SO₄+4CO Na₂S+4CO₂
①若在反應(yīng)過程中，產(chǎn)生CO和CO₂混合氣體為2mol，求生成Na₂S的物質(zhì)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)狀況，假設(shè)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(zhì)的量．

Answer 1

解：（1）①測得某黃銅礦（CuFeS₂）中含硫20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），化學(xué)式中銅摩爾質(zhì)量和硫的摩爾質(zhì)量之和相同，所以同物質(zhì)中元素質(zhì)量之比等于元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同為20%，
答：該礦石含銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%；
②稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣中進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，用去標(biāo)準(zhǔn)碘溶液的體積為20.00mL，滴定過程發(fā)生的反應(yīng)為SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，二氧化硫物質(zhì)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(zhì)的量為0.0100mol，依據(jù)硫元素守恒，硫元素物質(zhì)的量0.01mol，CuFeS₂的物質(zhì)的量為0.005mol，黃銅礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==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(zhì)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(yīng)消耗的硫化亞鐵和氧化鐵質(zhì)量可以依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)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(zhì)量=56.6g-16g=40.6g；若氧化鐵過量則硫化亞鐵質(zhì)量為8.8g，
答：原混和物中FeS的質(zhì)量8.8g或40.6g；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析，反應(yīng)生成氣體的質(zhì)量為42.0g-37.0g=5g，生成氧化銅的質(zhì)量為10g-5g=5g；干燥管完全吸收了二氧化硫和三氧化硫，其質(zhì)量為79.5g-75g=4.5g，生成的氧氣的質(zhì)量為5g-4.5g=0.5g；則參加反應(yīng)的硫酸銅和生成氧化銅及生成的氧氣的質(zhì)量比為10g：5g：0.5g=20：10：1，表現(xiàn)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)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(xué)方程式為：4CuSO₄4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
答：4CuSO₄4CuO+2SO₃↑+2SO₂↑+O₂↑；
（4）①反應(yīng)①Na₂SO₄+4CNa₂S+4CO ②Na₂SO₄+4CO Na₂S+4CO₂
若碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳的反應(yīng)③Na₂SO₄+2CNa₂S+2CO₂
若在反應(yīng)過程中，產(chǎn)生CO和CO₂混合氣體為2mol，若全部轉(zhuǎn)化為一氧化碳，時(shí)按照①反應(yīng)生成硫化鈉物質(zhì)的量0.5mol，若全部生成二氧化碳按照反應(yīng)③進(jìn)行，反應(yīng)生成硫化鈉1mol；所以產(chǎn)生CO和CO₂混合氣體為2mol時(shí) 硫化鈉物質(zhì)的量為：0.5＜n（Na₂S）＜1，
答：0.5＜n（Na₂S）＜1；
②4.8g為硫的物質(zhì)的量為=0.15mol，由方程式：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O可知，參加該反應(yīng)的Na₂S為0.15mol×=0.1mol，Na₂SO₃的物質(zhì)的量為0.15mol×=0.05mol，1.12LH₂S氣體的物質(zhì)的量為=0.05mol，根據(jù)反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑可知，參加該反應(yīng)的Na₂S的物質(zhì)的量為0.05mol，故樣品中Na₂S的物質(zhì)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(zhì)的量為0.01mol，所以Na₂SO₄的物質(zhì)的量為0.01mol；n（Na₂S）=0.15 mol，質(zhì)量為0.15mol×78g/mol=11.7g；n（Na₂SO₃）=0.05 mol，質(zhì)量為0.05mol×126g/mol=6.3g；n（Na₂SO₄）=0.01 mol，質(zhì)量為0.01mol×142g/mol=1.42g；結(jié)晶水的物質(zhì)的量為==1.35mol，
答：n（Na₂S）=0.15 mol；n（Na₂SO₃）=0.05 mol；n（Na₂SO₄）=0.01 mol，n（H₂O）=1.35 mol．
分析：（1）①依據(jù)同物質(zhì)中元素質(zhì)量之比等于元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比列式計(jì)算；
②該物質(zhì)中銅和硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，可以根據(jù)反應(yīng)過程中的化學(xué)方程式和硫元素守恒計(jì)算得到硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可；
（2）FeS和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫化氫氣體，氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，鐵離子和硫化氫反應(yīng)生成硫單質(zhì)，依據(jù)硫單質(zhì)計(jì)算硫化亞鐵質(zhì)量和氧化鐵質(zhì)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(zhì)量守恒定律分析每個(gè)裝置的質(zhì)量變化情況，從而分析反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量；
（4）①依據(jù)極值分析方法計(jì)算得到；
②Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故19.2g為硫的質(zhì)量，放出H₂S氣體2.24L，還發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，根據(jù)n=計(jì)算S的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算生成S的反應(yīng)中參加反應(yīng)的Na₂S、Na₂SO₃各自的物質(zhì)的量，根據(jù)n=計(jì)算H₂S的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算與鹽酸反應(yīng)生成H₂S氣體需要Na₂SO₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算樣品中Na₂S、Na₂SO₃各自的質(zhì)量，依據(jù)硫酸鋇沉淀的質(zhì)量，根據(jù)n=計(jì)算Na₂SO₄的物質(zhì)的量．
點(diǎn)評：本題著重考查了化學(xué)方程式的計(jì)算，化合物純度的分析計(jì)算應(yīng)用，質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用，解題的關(guān)鍵根據(jù)裝置的質(zhì)量差分析出各物質(zhì)的質(zhì)量，然后求出方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，混合物成分的分析判斷，題目難度中等．