Question

【題目】黃銅礦是工業煉銅的主要原料，主要成分為CuFeS2，含少量脈石。為測定該黃銅礦的純度，某同學設計了如下實驗：

現用電子天平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、Fe3O4和SO2氣體，實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05 mol L-1標準碘溶液進行滴定，消耗標準碘溶液20. 00 mL。請回答下列問題：

(1)將樣品研細后再進行反應，其目的是_____________________；標準碘溶液應盛放在___________(填“堿式”或“酸式”)滴定管中。

(2) a裝置的作用是__________________(填字母代號)。

A.除去空氣中的二氧化碳

B.除去空氣中的水蒸氣

C有利于氣體混合

D.有利于觀察、控制空氣流速

(3)若去掉c裝置，會使測定結果_______________(填“偏低”“偏高”或“無影響”)，寫出影響測定結果的化學方程式：________________________。

(4)上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是___________________________。

(5)通過計算可知，該黃銅礦的純度為_________________________。

(6) 假設實驗操作均正確，測得的黃銅礦純度仍然偏低，可能的原因主要有_____________________。

Answer 1

【答案】 增大反應接觸面積，加快化學反應速率 酸式 BD 偏低 2SO2+2H2O+O2=2H2SO4 將滯留在b、c裝置中的二氧化硫全部導入d裝置中，使二氧化硫全部被d裝置中的蒸餾水吸收 80% 水吸收二氧化硫不充分，吸收速率慢

【解析】由已知結合實驗裝置圖可得，該實驗通過測定黃銅礦受熱分解產生的二氧化硫的量，結合元素守恒確定黃銅礦的量，最后計算其純度。

（1）增大固體的表面積可以加快化學反應速率，所以將樣品研細后再進行反應，即增大了固體的表面積，目的是增大反應接觸面積，加快化學反應速率，使原料充分反應；碘單質具有強氧化性，所以標準碘溶液應盛放在酸式滴定管中。

（2）要在高溫條件下使樣品與空氣中的氧氣反應，所以裝置a中盛有濃硫酸可以吸收空氣中的水蒸氣，同時根據冒出氣泡的快慢來控制空氣流速，故選BD。

（3）c裝置的作用是除去過量氧氣，若去掉c裝置，則d中會發生反應：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，消耗SO2，使測定結果偏低。

（4）二氧化硫全部被吸收是該實驗成功的關鍵，黃銅礦受熱分解完畢后仍需通一段時間的空氣，可以將滯留在b、c裝置中的二氧化硫全部排入d裝置中，使二氧化硫全部被d裝置中的蒸餾水吸收，結果更準確。

（5）實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05 mol L-1標準碘溶液進行滴定，消耗標準碘溶液20.00 mL。滴定反應為：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4，又根據S元素守恒得：2I2～2SO2～CuFeS2，消耗碘單質的物質的量為：0.05molL-1×0.02L=0.0010mol，所以樣品中CuFeS2的質量為：0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g，所以其純度是：0.92g÷1.150 g×100%=80%。

（6）該實驗用蒸餾水吸收二氧化硫，吸收速率慢，吸收二氧化硫不充分，會導致測得的黃銅礦純度偏低，若實驗操作均正確，測得的黃銅礦純度仍然偏低，則可能為上述原因。