Question

11．現(xiàn)取0.35gCu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用40.00mL0.150mol•L^-1KMnO₄溶液處理，發(fā)生反應(yīng)為：
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂↑+8Mn²⁺+22H₂O①
6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO_2↑+6Mn²⁺+14H₂O②
反應(yīng)后煮沸溶液，剩余的KMnO₄恰好與50.00mL0.200mol•L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)為：1MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺--1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O③
（1）①中系數(shù)分別為：8、5、44、10、5、8、22．
②中系數(shù)分別為：6、5、28、5、5、6、14．
③中系數(shù)分別為：1、5、8、1、5、4．
（2）Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150mol•L^-1KMnO₄溶液處理后，溶液需要煮沸的原因是若不煮沸趕盡SO₂，溶液中的SO₂與KMnO₄溶液反應(yīng)，無法準(zhǔn)確測(cè)定混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）試計(jì)算混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）①KMnO₄與Cu₂S反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)降低5，Cu、S元素的化合價(jià)升高，共升高8，結(jié)合電子、電荷及原子守恒配平；
②KMnO₄與CuS反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)降低5，S元素的化合價(jià)升高，升高6，結(jié)合電子、電荷及原子守恒配平；
③KMnO₄與（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)降低5，F(xiàn)e元素的化合價(jià)升高，升高1，結(jié)合電子、電荷及原子守恒配平；
（2）二氧化硫具有還原性，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150mol•L^-1KMnO₄溶液處理后，溶液需要煮沸趕盡SO₂；
（3）根據(jù)金屬化合物的質(zhì)量和金屬化合物與高錳酸鉀反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量列方程式組，計(jì)算出硫化銅的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算方法計(jì)算即可．

解答 解：（1）①KMnO₄與Cu₂S反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)降低5，Cu（+1→+2）、S（-2→+4）元素的化合價(jià)升高，共升高8，由電子、電荷及原子守恒可知，離子反應(yīng)為8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺=10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O，
故答案為：8、5、44、10、5、8、22；
②KMnO₄與CuS反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)由+7降到+2，降低5價(jià)；S元素的化合價(jià)由-2升高到+4價(jià)，升高6價(jià)，最小公倍數(shù)為30；再根據(jù)質(zhì)量守恒得到H₂O的系數(shù)為14，H⁺的系數(shù)為28，離子反應(yīng)為：6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂↑+6Mn²⁺+14H₂O；
故答案為：6、5、28、5、5、6、14；
③Mn元素的化合價(jià)由+7降到+2，降低5價(jià)；Fe元素的化合價(jià)由+2升高到+3價(jià)，升高1價(jià)，最小公倍數(shù)為5；再根據(jù)質(zhì)量守恒得到H₂O的系數(shù)為4，H⁺的系數(shù)為8，離子反應(yīng)為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：1、5、8、1、5、4；
（2）二氧化硫具有還原性，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，Cu₂S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150mol•L^-1KMnO₄溶液處理后，溶液若不煮沸，則溶液中的SO₂與KMnO₄溶液反應(yīng)5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，無法準(zhǔn)確測(cè)定混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：若不煮沸趕盡SO₂，溶液中的SO₂與KMnO₄溶液反應(yīng)，無法準(zhǔn)確測(cè)定混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）高錳酸鉀的總物質(zhì)的量為0.0400L×0.15mol/L=0.006mol，剩余的KMnO₄恰好與50.00mL0.200mol•L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液完全反應(yīng)MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，剩余的KMnO₄的物質(zhì)的量為0.0500L×0.2mol/L×$\frac{1}{5}$=0.002mol，則用0.150mol•L^-1KMnO₄溶液處理Cu₂S和CuS的混合物時(shí)消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.006mol-0.002mol=0.004mol，設(shè)Cu₂S的物質(zhì)的量為mmol，CuS的物質(zhì)的量為nmol，
8MnO₄^-+5Cu₂S+44H⁺═10Cu²⁺+5SO₂+8Mn²⁺+22H₂O，
$\frac{8}{5}$mmol  mmol
6MnO₄^-+5CuS+28H⁺=5Cu²⁺+5SO₂+6Mn²⁺+14H₂O
$\frac{6}{5}$nmol  nmol
所以列方程組為：$\left\{\begin{array}{l}{160m+96n=0.35g\\;}\\{\frac{8}{5}m+\frac{6}{5}n=0.004mol}\end{array}\right.$

解之得：x=$\frac{0.0075}{8}$mol y=$\frac{0.05}{24}$mol，所以CuS的質(zhì)量為$\frac{0.05}{24}$×96g/mol=0.2g，
CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.2g}{0.35g}$×100%≈57.1%，
答：混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.1%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重氧化還原反應(yīng)計(jì)算及轉(zhuǎn)移電子的考查，注意從化合價(jià)角度分析，題目難度中等．