Question

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6．05 mol/L的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0．600 mol/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

（1）解：依題意，m g X中：n(Cu):n(Fe)＝1:1
2n(Cu^2＋)＋3n(Fe^3＋)＝6．05mol/L×0．2 L×2-1 mol/L×2．12 L
故：n(Cu)＝n(Fe)＝0．06 mol  （2分）
又，n(S)＝0．6 mol/L×0．1 L×2＝0．12 mol
因此，mg＝m(Cu)＋m(Fe)＋m(S)＝0．06 mol×64 g/mol＋0．06 mol×56 g/mol＋0．12 mol×32 g/mol＝ 11．04 g
即m的值為11．04（2分）
（2）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（2分）

試題分析：（1）依題意，Cu、Fe兩種元素的質量比為8：7，則m g X中：n（Cu）：n（Fe）=8/64：7/56=1：1，當加水稀釋至 2．12 L時測得其pH為0，此是氫離子濃度為1mol/L，根據圖示數據，氫氧化鈉先中和氫離子，然后將金屬離子轉化為沉淀，所以2n（Cu²⁺）+3n（Fe³⁺）=6．05mol?L^-1×0．2L×2-1mol?L^-1×2．12L，
故：n（Cu）=n（Fe）=0．06mol，n（S）=0．600mol?L^-1×0．1L×2=0．12mol，
因此mg=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．
（2）解：設X的化學式為（CuFeS₂）_n，則（64+56+32×2）×n=368，解得：n=2，故X的化學式為Cu₂Fe₂S₄．