Question

(14分)黃銅礦是工業煉銅的主要原料，其主要成分為CuFeS₂，現有一種天然黃銅礦(含少量脈石SiO₂)，為了測定該黃銅礦的純度，某同學設計了如下實驗：

現稱取研細的黃銅礦樣品1.150 g，在空氣存在下進行煅燒，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂氣體，實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05000 mol·L^-1標準碘溶液進行滴定，初讀數為0.10 mL，末讀數如右圖所示。
（1）冶煉銅的反應為8CuFeS₂+ 21O₂ 高溫8Cu + 4FeO + 2Fe₂O₃+ 16SO₂，若CuFeS₂中Fe的化合價為＋2，反應中被還原的元素是      （填元素符號）。
（2）裝置a的作用是             。

A．有利于空氣中氧氣充分反應	B．除去空氣中的水蒸氣
C．有利于氣體混合	D．有利于觀察空氣流速

（3）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是                                 。
（4）滴定時，標準碘溶液所耗體積為         mL。用化學方程式表示滴定的原理：             。
（5）通過計算可知，該黃銅礦的純度為              。

Answer 1

（1）Cu、O （2分）； （2）BD （2分）；（3）將系統裝置中SO₂全部排入d中充分吸收（2分）
（4）20.00 （2分）；I₂+ SO₂+ 2H₂O＝H₂SO₄+ 2HI（3分） （5）80.00%（3分）

試題分析：（1）若CuFeS₂中Fe的化合價為＋2，則銅元素和硫元素的化合價分別為＋2價和－2價。根據化學方程式可知，反應后銅元素化合價降低，氧元素化合價也降低，硫元素化合價升高，鐵元素化合價部分升高，因此反應中被還原的元素是Cu和O。
（2）由于空氣中含有水蒸氣，因此濃硫酸的作用是干燥空氣。另外通過觀察a裝置中氣泡可以控制氣體的流速以便于控制反應，故答案為BD。
（3）由于裝置還含有未被吸收的SO₂，因此繼續投入空氣的目的是將系統裝置中SO₂全部排入d中充分吸收。
（4）根據滴定管的液面可知，讀數是20.10ml，因此實際消耗標準液的體積為20.10ml－0.10ml＝20.00ml。二氧化硫具有還原性，能被碘氧化生成 硫酸，反應的離子方程式為I₂+ SO₂+ 2H₂O＝H₂SO₄+ 2HI。
（5）消耗標準碘的物質的量＝0.05000 mol·L^-1×0.02000L＝0.001000mol，所以根據方程式可知參加反應的二氧化硫的物質的量是0.001000mol，則樣品產生的二氧化硫的物質的量是0.001000mol×10＝0. 01000mol。因此根據方程式可知CuFeS₂的物質的量是0.005ml，質量是0.005ml×184g/mol＝0.92g，因此該黃銅礦的純度為×100%＝80.00%