Question

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，某同學設計了如圖所示實驗：

現用電子天平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

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置于錐形瓶中，用0.05mol?L^-1標準碘溶液進行滴定，消耗標準碘溶液20.00mL．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）裝置a的作用是

 

．
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

分析：（1）增大固體的表面積可以加快化學反應速率；
（2）濃硫酸可以將水除去，還可以根據冒出氣泡的速率來調節空氣流速；
（3）去掉c裝置氣體中二氧化硫在水溶液中會和氧氣反應；測定結果偏小；
（4）二氧化硫全部被吸收是實驗成敗的關鍵；
（5）二氧化硫和單質碘之間發生氧化還原反應，根據消耗碘單質的量可以確定二氧化硫的量，進而確定黃銅礦的純度；
（6）二氧化碳和二氧化硫均可以和氫氧化鋇反應生成白色沉淀，亞硫酸鋇易被氧化為硫酸鋇．

解答：解：該實驗原理是：根據黃銅礦受熱分解產生的二氧化硫的量的測定（二氧化硫可以用碘水來標定），結合元素守恒可以確定黃銅礦的量，進而計算其純度．
（1）將樣品研細后再反應，即增大固體的表面積，目的是使原料充分反應、加快反應速率，故答案為：使原料充分反應、加快反應速率；
（2）裝置a中的濃硫酸可易吸收空氣中的水蒸氣，同時根據冒出的氣泡的速率來控制氣體的通入量，故答案為：BD；
（3）去掉c裝置氣體中二氧化硫在水溶液中會和氧氣反應，反應的化學方程式為：2SO₂+O₂+H₂O=2H₂SO₄，測定結果偏小，
故答案為：偏低；2SO₂+O₂+H₂O=2H₂SO₄；
（4）黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產物，分解完畢后仍然通入空氣，可以將產生的二氧化硫全部排出去，使結果精確，
故答案為：使反應生成的SO₂全部進入d裝置中，使結果精確；
（5）根據滴定管的示數是上方小，下方大，可以讀出滴定管示數是20.00mL，當達到滴定終點時，二氧化硫已經被碘單質消耗完畢，再滴入一滴碘單質，遇到淀粉會變藍，根據反應實質，得到：2I₂～2SO₂～CuFeS₂，消耗掉0.05mol/L標準碘溶液20.00mL時，即消耗的碘單質的量為：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黃銅礦的質量是：0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g，所以其純度是：

0.92g

1.15g

×100%=80%，故答案為：80%；
（6）用水吸收二氧化硫不充分，空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應可以生成BaCO₃沉淀，此外BaSO₃被氧化成BaSO₄均可以導致所以的沉淀的量比二氧化硫和氫氧化鋇反應生成的白色沉淀的量多，
故答案為：空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應生成BaCO₃沉淀，用水吸收二氧化硫不充分，BaSO₃被氧化成BaSO₄．

點評：本題是一道關于物質的百分含量的綜合考查題目，考查學生分析和解決問題的能力，難度較大．