Question

黃銅礦是工業(yè)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(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
現(xiàn)用電子天平稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣存在下進(jìn)行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，實(shí)驗(yàn)后取d中溶液的

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置于錐形瓶中，用0.05mol?L^-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00mL．請回答下列問題：
（1）將樣品研細(xì)后再進(jìn)行反應(yīng)，其目的是

 

；標(biāo)準(zhǔn)碘溶液應(yīng)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(jié)果（填“偏低”、“偏高”或“無影響”）

 

，寫出影響測定結(jié)果的化學(xué)方程式

 

．
（4）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是

 

．
（5）通過計(jì)算可知，該黃銅礦的純度為

 

．
（6）假設(shè)實(shí)驗(yàn)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

 

．
（7）此裝置存在一個(gè)明顯的缺陷，加以改正

 

．

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：黃銅礦樣品在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）增大固體的表面積可以加快化學(xué)反應(yīng)速率；碘具有氧化性，應(yīng)放在酸式滴定管中；
（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）去掉c裝置氣體中二氧化硫在水溶液中會和氧氣反應(yīng)，測定結(jié)果偏小；
（4）反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫應(yīng)該盡可能的被d裝置吸收；
（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；
（6）測定原理是發(fā)生反應(yīng)：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，導(dǎo)致二氧化硫減少的操作會使結(jié)果偏低；
（7）二氧化硫有毒，不能直接排放大氣．

解答： 解：（1）將樣品研細(xì)后再反應(yīng)，即增大固體的表面積，目的是使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率；碘具有氧化性，應(yīng)放在酸式滴定管中；
故答案為：使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率；酸式；
（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）去掉c裝置氣體中二氧化硫在水溶液中會和氧氣反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SO₂+O₂+H₂O=2H₂SO₄，測定結(jié)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(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：使反應(yīng)生成的SO₂全部進(jìn)入d裝置中，使側(cè)定結(jié)果精確；
（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20.00mL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%；
（6）二氧化硫沒和碘反應(yīng)就逸出，或裝置中氧氣在c中沒除盡，在d中和二氧化硫反應(yīng)，都會使結(jié)果偏低；
故答案為：用水吸收SO₂不充分，H₂SO₃部分被氧化；
（7）二氧化硫?yàn)橛卸練怏w，不能直接排放到大氣中，應(yīng)增加尾氣處理裝置；故答案為：增加尾氣處理裝置，防止污染空氣．

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．