Question

13．Ⅰ．3.2g Cu與30mL，8mol/L過(guò)量HNO₃反應(yīng)，硝酸的還原產(chǎn)物為NO，NO₂，反應(yīng)后溶液中所含H⁺為a mol，則：
①此時(shí)溶液中所含的NO₃^-為（0.1+a）mol．
②所生成的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為11.2（a-0.04） L．（以上結(jié)果均用含a的代數(shù)式表示）
Ⅱ．某黑色固體甲可能含有氧化銅、硫化銅、硫化亞銅，以及被掩蔽的氧化亞銅．
查閱資料知道：①氧化亞銅在酸性環(huán)境下會(huì)發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺和銅單質(zhì)，在氧氣流中煅燒，可以轉(zhuǎn)化為氧化銅．②硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸．在氧氣流中煅燒，硫化銅和硫化亞銅都轉(zhuǎn)化為氧化銅和二氧化硫．為了研究甲的成分，該小組同學(xué)在收集到足夠量的固體甲后，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

（1）③中在煅燒過(guò)程中一定發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂．
（2）關(guān)于固體甲的成分的判斷中，下列說(shuō)法正確的是BCD
A．固體甲中，CuS和Cu₂S不能同時(shí)存在；
B．固體甲中，CuO和Cu₂O至少有一種；
C．固體甲中若沒(méi)有Cu₂O，則一定有Cu₂S；
D．固體甲中若存在Cu₂O，也可能有Cu₂S．

Answer 1

分析 Ⅰ．①反應(yīng)硝酸有剩余，根據(jù)守恒守恒：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），據(jù)此計(jì)算；
②根據(jù)N元素守恒計(jì)算NO、NO₂總物質(zhì)的量，再結(jié)合電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算NO的物質(zhì)的量，根據(jù)V=nV_m計(jì)算NO的體積；
Ⅱ．（1）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說(shuō)明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種，硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸，濾渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，在灼燒時(shí)可能發(fā)生反應(yīng)：Cu+O₂=CuO、Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂ 、2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂，從質(zhì)量變化的角度分析；
（2）結(jié)合（1）的分析可知一定存在的反應(yīng)，再根據(jù)固體質(zhì)量變化進(jìn)行分析判斷．

解答 解：I．①n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，反應(yīng)后溶液存在Cu²⁺、H⁺、NO₃^-，
其中n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.05mol，n（NO₃^-）=amol，
根據(jù)溶液呈電中性原則，可知溶液中存在：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），
則n（NO₃^-）=2×0.05mol+amol=（0.1+a）mol，
故答案為：（0.1+a）；
②根據(jù)N元素守恒，NO、NO₂總物質(zhì)的量=0.03L×8mol/L-amol=（0.24-a）mol，
設(shè)生成的NO、NO₂的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，則：x+y=（0.24-a）
由電子轉(zhuǎn)移守恒，3x+y=0.05×2，
聯(lián)立方程，解得x=（0.5a-0.02）
故NO的體積為（0.5a-0.02）mol×22.4L/mol=11.2（a-0.04）L
故答案為：11.2（a-0.04）；
Ⅱ．（1）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說(shuō)明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種，硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸，濾渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，在灼燒時(shí)可能發(fā)生反應(yīng)：
Cu+O₂=CuO，導(dǎo)致固體質(zhì)量增重，
Cu₂S+2O₂=2CuO+SO₂ ，固體質(zhì)量不變，
2CuS+3O₂=2CuO+2SO₂，固體質(zhì)量減輕，
而實(shí)際固體質(zhì)量減輕，故一定存在：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，
故答案為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（2）固體甲加入稀鹽酸后，得到的藍(lán)色溶液，說(shuō)明固體甲的成分中CuO和Cu₂O至少有一種，硫化銅和硫化亞銅常溫下都不溶于稀鹽酸，濾渣可能含有Cu、Cu₂S、CuS，
由（1）分析可知，煅燒時(shí)一定存在：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，說(shuō)明甲必有CuS，
若有Cu₂O，煅燒后固體質(zhì)量減輕，Cu₂S可有可無(wú)，與Cu₂O用酸溶解得到Cu、CuS的量有關(guān)；
若無(wú)Cu₂O，則一定含有CuO，若沒(méi)有Cu₂S，則CuS為2g，由2CuS+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂可知，生成CuO質(zhì)量為$\frac{2g}{98g/mol}$×80g/mol=1.63g＜1.84g，則一定含有Cu₂S，
經(jīng)上分析，對(duì)于固體甲的成分的判斷中，正確的是BCD，
故答案為：BCD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算、物質(zhì)成分測(cè)定實(shí)驗(yàn)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．