Question

20．硫酸銅晶體（CuSO₄•5H₂O）常用于印染的媒染劑，農業(yè)和漁業(yè)的殺蟲劑、工業(yè)鍍銅等．
【物質制備】某興趣小組同學查找到以輝銅礦（主要成分是硫化亞銅，化學式為Cu₂S）為主要原料制備硫酸銅晶體的工業(yè)生產過程：
【資料Ⅰ】硫化亞銅（Cu₂S）能與空氣中的氧氣反應生成氧化銅和二氧化硫氣體．

（1）Cu₂S中銅元素的化合價為+1．
（2）焙燒過程中將輝銅礦研成粉末的目的是增大反應物之間的接觸面，加快反應速率（或使反應充分）．
（3）上述“酸溶”過程中發(fā)生反應的化學方程式是CuO+H₂SO₄=H₂O+CuSO₄．上述流程中產生的SO₂氣體可用于工業(yè)上生產硫酸．
【含量測定】該興趣小組的同學為測定某輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的含量進行了如下的實驗探究．（假設每步反應均完全，不考慮裝置內原有空氣對測定結果的影響）
甲、乙二個實驗小組均設計了下列裝置，稱取了5g輝銅礦樣品，將樣品研碎后放入如下圖所示的硬質玻璃管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒玻璃管中的輝銅礦樣品至反應完全并繼續(xù)緩緩通入一段時間的空氣．

甲組同學僅稱量了上述實驗所需要的相關裝置質量后即完成了測定．
乙組同學則在上述反應結束后，將C瓶中的溶液進行了如圖處理：

【資料Ⅱ】亞硫酸鈉（Na₂SO₃）與過氧化氫反應能生成硫酸鈉和水．
【問題討論】
（4）上述裝置中A瓶內所盛的試劑是NaOH 溶液，其作用是吸收空氣中的CO₂，防止測得SO₂的質量偏大．
（5）氣體進入C瓶后，C瓶中發(fā)生反應的化學方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（6）乙組同學的實驗過程中必須對濾渣進行洗滌，證明濾渣洗凈所用試劑是H₂SO₄或Na₂SO₄或AgNO₃等溶液，若缺少洗滌操作則會使測得的硫化亞銅的含量偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（7）乙組同學通過最終得到的硫酸鋇固體質量也能計算該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質量分數(shù)，請你寫出計算過程（假設輝銅礦中只有Cu₂S含有S元素，且轉化過程中無硫元素的損失）．
（8）甲組同學利用反應前后C裝置的質量變化也計算出了硫化亞銅（Cu₂S）的質量分數(shù)，可是發(fā)現(xiàn)結果比乙組偏小，其原因可能是氣體可能從C裝置中帶出一部分水分．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零，進行解答；
（2）加工成粉末是為了增大反應物之間的接觸面積；
（3）氧化銅可以與稀硫酸反應；
（4）根據(jù)A瓶的作用是除去空氣中的二氧化碳進行分析；
（5）根據(jù)二氧化硫和氫氧化鈉反應會生成亞硫酸鈉和水來分析；
（6）根據(jù)試驗流程和注意事項進行分析解答；
（7）根據(jù)質量守恒定律進行分析解答；
（8）根據(jù)實驗裝置來分析．

解答 解：（1）硫化亞銅中硫的化合價是-2價，設銅元素的化合價為x，根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零，則2x+（-2）=0，解得x=+1．故填：+1；
（2）加工成粉末增大反應物之間的接觸面，加快反應速率（或使反應充分）；故填：增大反應物之間的接觸面，加快反應速率（或使反應充分）；
（3）氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅和水；故填：CuO+H₂SO₄=H₂O+CuSO₄；
（4）通過分析可知，A瓶氫氧化鈉溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，故填：吸收空氣中的CO₂，防止測得SO₂的質量偏大；
（5）二氧化硫和氫氧化鈉反應會生成亞硫酸鈉和水，化學方程式為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，故填：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（6）證明濾渣洗凈所用試劑應該添加可溶性碳酸鹽（如碳酸鈉溶液）；乙組的實驗過程中洗滌濾渣的目的是：除去沉淀表面的可溶性雜質，若未洗滌就直接烘干稱量，則會使測定結果偏大故填：H₂SO₄或Na₂SO₄或AgNO₃等（答案合理即可）；偏大；
（7）由題干信息可知，亞硫酸鈉（Na₂SO₃）與過氧化氫反應能生成硫酸鈉，硫酸鈉與氯化鋇溶液反應：Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl，由質量守恒定律可知，此過程中硫元素的質量不變，那么4.66g硫酸鋇中含硫元素的質量為4.66g×$\frac{32}{127+32+16×4}$×100%=0.64g．硫化亞銅的質量為0.64g÷$\frac{32}{64×2+32}×100%$=3.2g，該輝銅礦中硫化亞銅（Cu₂S）的質量分數(shù)：$\frac{3.2g}{5g}×100%$=64%；故填：64%；
（8）當氣體從裝置C中出來時，可能會帶出少量的水蒸氣，而導致質量減少，故填：氣體可能從C裝置中帶出一部分水分．

點評 本題考查物質成分和含量的測定，涉及儀器選用、誤差分析、質量分數(shù)計算等知識，具有較強的綜合性，解題時注意從質量守恒的角度分析，本題難度中等．