Question

黄铜矿，辉铜矿，斑铜矿等是工业炼铜的常用原料．
（1）实验室以黄铜矿为原料模拟工业炼铜时会产生二氧化硫，用200mL 1mol/L的氢氧化钠溶液吸收后，将溶液低温蒸干，得到不含结晶水的固体19.98g，求所得固体的成分及物质的量．
（2）斑铜矿的主要成分M由Cu、Fe、S三种元素组成，其中Cu、Fe元素的质量比为40：7．常温下将5.04g M粉末全部溶于过量浓硝酸中，反应后的溶液加水稀释至500mL，测得其PH=0，向溶液中滴加5mol/L的氢氧化钠溶液，当加入126mL后，沉淀质量不在增加，求M的化学式．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）NaOH的物质的量为0.2L×1mol/L=0.2mol，假设固体全为Na₂SO₃，则生其质量为

0.2mol

2

×126g/mol=12.6g＜19.98g，假设固体全是NaHSO₃，则其质量为0.2mol×104g/mol=20.8＞19.98g，故固体为Na₂SO₃、NaHSO₃的混合物，根据钠离子守恒与二者总质量列方程计算各自物质的量；
（2）根据Cu、Fe元素的质量比为40：7计算n（Cu）：n（Fe），当加水稀释至500 L时测得其pH为0，此是氢离子浓度为1mol/L，氢氧化钠先中和氢离子，然后将金属离子转化为沉淀，可知金属离子消耗氢氧化钠的物质的量为2n（Cu²⁺）+3n（Fe³⁺），联立可以计算n（Cu）、n（Fe），进而计算S元素物质的量，再计算三元素物质的量之比确定化学式．

解答： 解：（1）NaOH的物质的量为0.2L×1mol/L=0.2mol，假设固体全为Na₂SO₃，则生其质量为

0.2mol

2

×126g/mol=12.6g＜19.98g，假设固体全是NaHSO₃，则其质量为0.2mol×104g/mol=20.8＞19.98g，故固体为Na₂SO₃、NaHSO₃的混合物，
设Na₂SO₃、NaHSO₃的物质的量分别为xmol、ymol，则：
由二者总质量：126x+104y=19.98
根据Na元素守恒：2x+y=0.2
联立方程解得x=0.01，y=0.18，
答：所得固体中Na₂SO₃为0.01mol，NaHSO₃为0.18mol；
（2）由Cu、Fe元素的质量比为40：7，则n（Cu）：n（Fe）=

40

64

：

7

56

=5：1，当加水稀释至500 L时测得其pH为0，此是氢离子浓度为1mol/L，氢氧化钠先中和氢离子，然后将金属离子转化为沉淀，所以2n（Cu²⁺）+3n（Fe³⁺）=5mol/L×0.126L-1mol/L×0.5L=0.13mol，
联立解得：n（Cu）=0.05mol，n（Fe）=0.01mol，
故m（S）=5.04g-0.01mol×56g/mol-0.05mol×64g/mol=1.28g，则n（S）=

1.28g

32g/mol

=0.04mol，
则n（Fe）：n（Cu）：n（S）=0.01mol：0.05mol：0.04mol=1：5：4，
则M的化学式为FeCu₅S₄，
答：M的化学式：FeCu₅S₄．

点评：本题考查混合物计算、复杂化学式的计算，侧重考查学生分析计算能力，注意极限法与守恒法的应用，难度中等．