Question

黃銅礦是工業(yè)煉銅的主要原料，其主要成分為CuFeS₂，現(xiàn)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(xué)設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)：

現(xiàn)稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣存在下進(jìn)行煅燒，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂氣體，實(shí)驗(yàn)后取d中溶液的

1

10

置于錐形瓶中，用0.05000mol?L^-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，初讀數(shù)為0.10mL，末讀數(shù)如圖2所示．
（1）冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS₂+21O₂

高溫  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中Fe的化合價(jià)為+2，反應(yīng)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(yīng)          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(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是

 

．
（4）滴定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所耗體積為

 

mL．用化學(xué)方程式表示滴定的原理：

 

．
（5）通過計(jì)算可知，該黃銅礦的純度為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：該實(shí)驗(yàn)原理是：黃銅礦樣品b裝置中燃燒，反應(yīng)為8CuFeS₂+21O₂

高溫  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂氣體，c裝置除去沒反應(yīng)的氧氣，反應(yīng)為2Cu+O₂

△   .

2CuO，d裝置吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫，發(fā)生反應(yīng)：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，為了保證全部被吸收，要從a裝置通入空氣把裝置中二氧化硫排凈，根據(jù)黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量的測定（二氧化硫可以用碘水來標(biāo)定），結(jié)合元素守恒可以確定黃銅礦的量，進(jìn)而計(jì)算其純度．
（1）依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價(jià)變化分析，元素化合價(jià)降低的被還原；
（2）濃硫酸可以將水除去，還可以根據(jù)冒出氣泡的速率來調(diào)節(jié)空氣流速；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫應(yīng)該盡可能的被d裝置吸收；
（4）根據(jù)滴定管的讀數(shù)方法讀出消耗碘溶液的體積，反應(yīng)原理是碘單質(zhì)氧化二氧化硫生成硫酸和碘化氫；
（5）先找出黃銅礦和二氧化硫及碘單質(zhì)的關(guān)系式CuFeS₂～2SO₂～2I₂，再根據(jù)題中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）反應(yīng)為8CuFeS₂+21O₂

高溫  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，元素化合價(jià)降低的為銅元素化合價(jià)從+2價(jià)變化為0價(jià)，氧元素化合價(jià)從0價(jià)變化為-2價(jià)，元素化合價(jià)降低做氧化劑被還原；故答案為：Cu、O；
（2）裝置a中的濃硫酸可以吸收空氣中的水蒸氣，防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)裝置b中發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)根據(jù)冒出的氣泡的快慢來控制氣體的通入量，
故選BD；
（3）黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產(chǎn)物，分解完畢后仍然需要通入一段時(shí)間的空氣，可以將b、d裝置中的二氧化硫全部排出去，使結(jié)果更加精確，
故答案為：將系統(tǒng)裝置中SO₂全部排入d中充分吸收；
（4）根據(jù)滴定管的示數(shù)是上方小，下方大，可以讀出滴定管示數(shù)是20.10mL，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，二氧化硫已經(jīng)被碘單質(zhì)消耗完畢，再滴入一滴碘單質(zhì)，遇到淀粉會變藍(lán)，滴定的原理反應(yīng)的化學(xué)方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案為：20.10；I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
（5）根據(jù)硫原子守恒和電子守恒找出關(guān)系式：CuFeS₂～2SO₂～2I₂，消耗掉0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.10mL-0.10mL=20.00mL時(shí)，即消耗的碘單質(zhì)的量為：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黃銅礦的質(zhì)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%．

點(diǎn)評：本題考查了探究黃銅礦的純度，涉及了儀器選擇、純度計(jì)算等知識，注意關(guān)系法和電子得失守恒的應(yīng)用，本題難度較大．