Question

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1.150g，在空氣存在下進行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，實驗后取d中溶液的置于錐形瓶中，用0.05mol/L標準碘溶液進行滴定，消耗標準溶液20.00mL。請回答下列問題：
（1）稱量樣品所用的儀器為_____（填“托盤天平”或“電子天平”），將樣品研細后再反應，其目的是_______             。
（2）裝置a和c的作用分別是____和____（填標號）。
a．除去SO₂氣體
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
e．除去反應后多余的氧氣
（3）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是___________。
（4）通過計算可知，該黃銅礦的純度為________。
（5）若用右圖裝置替代上述實驗裝置d，同樣可以達到實驗目的的是____（填序號）。

（6）若將原裝置d中的試液改為Ba(OH)₂，測得的黃銅礦純度誤差為＋1%，假設實驗操作均正確，可能的原因主要有_____________________________________________。

Answer 1

（15分）（1）電子天平(2分)，使原料充分反應、加快反應速率（2分）。
（2）b、d和e （各1分，共3分）
（3）使反應生成的SO₂全部進入d裝置中，使結果精確（2分）。
（4）80%（2分）
（5）②（2分）。
（6） 空氣中的CO₂與Ba(OH)₂反應生成BaCO₃沉淀；BaSO₃被氧化成BaSO₄（合理答案均可）（2分）

解析試題分析：（1）托盤天平的精確度為 0.1g，故只有電子天平才能稱取1.150g樣品；研細的目的是增大固體的表面積，使原料充分反應、加快反應速率；（2）濃硫酸能除去空氣中的水蒸氣，且洗氣瓶有利于觀察空氣流速；灼熱銅網的目的是除去反應后多余的氧氣；（3）反應結束后，仍需通入一段時間的空氣，其目的是使反應生成的SO₂全部進入d裝置中，使結果精確；（4）由c?V可知n(I₂)=0.05mol/L×20.00×10^—3L，由I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^—+SO₄^2—可知n(SO₂)=n(I₂)=0.05mol/L×20.00×10^—3L，則總的n(SO₂)=0.05mol/L×20.00×10^—3L÷1/10，由CuFeS₂～2SO₂可知，n(CuFeS₂)=0.05mol/L×20.00×10^—3L÷1/10÷2，由n?M可知m(CuFeS₂)=0.05mol/L×20.00×10^—3L÷1/10÷2×184g/mol，則其純度為0.05mol/L×20.00×10^—3L÷1/10÷2×184g/mol÷1.150g×100%=80%；（5）SO₂不能與BaCl₂反應，故①錯誤；SO₂與Ba(NO₃)₂溶液反應，生成白色的硫酸鋇沉淀，過濾、干燥、稱取沉淀的質量，可以測定樣品的純度，故②正確；SO₂不能與NaHSO₃溶液反應，故③錯誤；（6）空氣中的CO₂與Ba(OH)₂反應生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄，這些因素都可能導致誤差。
考點：考查儀器的使用、影響化學反應速率的因素、混合物的分離和提純、測定樣品的純度、實驗目的、誤差分析等相關知識。