19.硫酸銅晶體(CuSO
4•5H
2O)常用作印染行業(yè)的媒染劑,農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的殺蟲劑、工業(yè)鍍銅等.
【物質(zhì)制備】某興趣小組同學(xué)查找到以輝銅礦(主要成分是硫化亞銅,化學(xué)式為Cu
2S)為主要原料制備硫酸銅晶體的工業(yè)生產(chǎn)過程:
【資料Ⅰ】硫化亞銅(Cu
2S)能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化銅和二氧化硫氣體.
(1)Cu
2S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(yīng)物之間的接觸面,加快反應(yīng)速率.焙燒過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu
2S+2O
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+SO
2.
(3)上述“酸溶”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CuO+H
2SO
4=H
2O+CuSO
4.
上述流程中產(chǎn)生的SO
2氣體和水、氧氣反應(yīng),可用于工業(yè)上生產(chǎn)硫酸.此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO
2+O
2+2H
2O=2H
2SO
4.
【含量測定】該興趣小組的同學(xué)為測定某輝銅礦中硫化亞銅(Cu
2S)的含量進行了如下的實驗探究.(假設(shè)輝銅礦中雜質(zhì)不反應(yīng),每步反應(yīng)均完全,不考慮裝置內(nèi)原有空氣對測定結(jié)果的影響)
甲、乙二個實驗小組均設(shè)計了下列裝置,稱取了5g輝銅礦樣品,將樣品研碎后放入如圖2所示的硬質(zhì)玻璃管中,從A處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝猓邷刈茻AЧ苤械妮x銅礦樣品至反應(yīng)完全并繼續(xù)緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的空氣.
甲組同學(xué)僅稱量了上述實驗所需要的相關(guān)裝置質(zhì)量后即完成了測定.
乙組同學(xué)則在上述反應(yīng)結(jié)束后,將C瓶中的溶液進行了如圖3處理:
【資料Ⅱ】亞硫酸鈉(Na
2SO
3)與過氧化氫反應(yīng)能生成硫酸鈉和水.
【問題討論】
(4)上述裝置中A瓶內(nèi)所盛的試劑是NaOH 溶液,其作用是吸收空氣中的CO
2,防止測得SO
2的質(zhì)量偏大.此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO
2═Na
2CO
3+H
2O.
氣體進入C瓶后,C瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+SO
2═Na
2SO
3+H
2O.
(5)在已知樣品質(zhì)量的情況下,若甲組同學(xué)僅稱量了C裝置實驗前后質(zhì)量即完成了測定,則D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳進入C裝置;若D后還有保護裝置,甲組同學(xué)稱量了C、D裝置實驗前后質(zhì)量才完成了測定,則D裝置的作用是吸收水分.
(6)乙組同學(xué)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H
2SO
4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(xué)通過最終得到的硫酸鋇固體質(zhì)量也能計算該輝銅礦中硫化亞銅(Cu
2S)的質(zhì)量分數(shù),請你寫出計算過程(假設(shè)輝銅礦中只有Cu
2S含有S元素,且轉(zhuǎn)化過程中無硫元素的損失).
(8)甲組同學(xué)僅利用反應(yīng)前后C裝置的質(zhì)量變化也計算出了硫化亞銅(Cu
2S)的質(zhì)量分數(shù),可是發(fā)現(xiàn)結(jié)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.