Question

【題目】銅及其化合物在工業、農業、科技和日常生活中有廣泛應用。

（1）工業上利用輝銅礦（主要成分是Cu2S）冶煉銅。為了測定輝銅礦樣品的純度，用酸性高錳酸鉀溶液反應，所得溶液加入Ba(NO3)2有白色沉淀生成。寫出輝銅礦與高錳酸鉀反應的離子方程式 。

（2）工業上利用廢銅屑、廢酸（含硝酸、硫酸）為主要原料制備硫酸銅晶體。某含有c(HNO3)＝2 mol/L，c(H2SO4)＝4 mol/L的廢酸混合液100 mL（不使用其它酸或氧化劑），最多能制備硫酸銅晶體（CuSO4·5H2O）的質量為 。

（3）現有一塊含有銅綠〔Cu2(OH)2CO3〕的銅片（假設不含其它雜質）在空氣中灼燒至完全反應，經測定，反應前后固體的質量相同。

①固態銅與適量氧氣反應，能量變化如下圖所示，寫出固態銅與氧氣反應生成1 mol固態氧化亞銅的熱化學方程式 。

②上述銅片中銅的生銹率為 （金屬生銹率=）。（結果保留到整數）

（4）自然界中各種原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后轉化為硫酸銅溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS），慢慢地轉變為銅藍（CuS）。

①硫化銅與氧氣在淋濾作用下生成硫酸銅等，該過程的化學方程式為 。②寫出滲透到地下深層的硫酸銅溶液遇到閃鋅礦發生反應的離子方程式 ，請用簡短的語言解釋該反應發生的原理

Answer 1

【答案】（1）Cu2S+2MnO4－+8H+＝2Cu2++SO42－+2Mn2++4H2O（2）75g

（3）①2Cu（s）+1/2O2（g）＝Cu2O（s）△H=－kJ/mol②34%

（4）①CuS+2O2CuSO4②Cu2++ZnS＝CuS+Zn2+在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉化為溶解度更小的礦物（或在相同條件下，由于KSP(CuS)小于KSP(ZnS)，故反應可以發生）。

【解析】

試題分析：（1）為了測定輝銅礦樣品的純度，用酸性高錳酸鉀溶液反應，所得溶液加入Ba(NO3)2有白色沉淀生成，這說明反應中有硫酸根生成，則輝銅礦與高錳酸鉀反應的離子方程式為Cu2S+2MnO4－+8H+＝2Cu2++SO42－+2Mn2++4H2O。

（2）含有c(HNO3)＝2 mol/L，c(H2SO4)＝4 mol/L的廢酸混合液100 mL中氫離子的物質的量是1mol，硝酸根是0.2mol，則根據方程式3Cu＋2NO32－＋8H＋＝3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑可知反應氫離子過量，0.2mol硝酸根能氧化0.3mol銅，所以最多生成0.3mol硫酸銅，則最多能制備硫酸銅晶體（CuSO4·5H2O）的質量為0.3mol×250g/mol＝75g。

（3）①根據圖形可知固態銅與氧氣反應生成1 mol固態氧化亞銅時放出的熱量是kJ，所以該反應的熱化學方程式為2Cu（s）+1/2O2（g）＝Cu2O（s）△H＝－ kJ/mol。

②現有一塊含有銅綠〔Cu2(OH)2CO3〕的銅片（假設不含其它雜質）在空氣中灼燒至完全反應，經測定，反應前后固體的質量相同，這說明反應后生成的氧化銅與反應前固體的質量相等。假設混合物中銅的物質的量是xmol，銅綠的物質的量是ymol，則64x+222y＝（x+2y）×80，解得x：y＝31：8，則上述銅片中銅的生銹率為。

（4）①硫化銅與氧氣在淋濾作用下生成硫酸銅等，該反應的化學方程式為CuS+2O2 CuSO4。②在一定條件下，溶解度小的礦物可以轉化為溶解度更小的礦物，所以硫酸銅能與氯化鋅反應生成硫化銅沉淀，則滲透到地下深層的硫酸銅溶液遇到閃鋅礦發生反應的離子方程式為Cu2++ZnS＝CuS+Zn2+。