Question

【題目】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(cè)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1.150 g，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1/10置于錐形瓶中，用0.05 mol L-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20. 00 mL。請(qǐng)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) a裝置的作用是__________________(填字母代號(hào))。

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(huì)使測(cè)定結(jié)果_______________(填“偏低”“偏高”或“無影響”)，寫出影響測(cè)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(cè)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(yīng)接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)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(dǎo)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(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置圖可得，該實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量，結(jié)合元素守恒確定黃銅礦的量，最后計(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，所以將樣品研細(xì)后再進(jìn)行反應(yīng)，即增大了固體的表面積，目的是增大反應(yīng)接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率，使原料充分反應(yīng)；碘單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性，所以標(biāo)準(zhǔn)碘溶液應(yīng)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(yīng)，所以裝置a中盛有濃硫酸可以吸收空氣中的水蒸氣，同時(shí)根據(jù)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(huì)發(fā)生反應(yīng)：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4，消耗SO2，使測(cè)定結(jié)果偏低。

（4）二氧化硫全部被吸收是該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，黃銅礦受熱分解完畢后仍需通一段時(shí)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(jié)果更準(zhǔn)確。

（5）實(shí)驗(yàn)后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05 mol L-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00 mL。滴定反應(yīng)為：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4，又根據(jù)S元素守恒得：2I2～2SO2～CuFeS2，消耗碘單質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.05molL-1×0.02L=0.0010mol，所以樣品中CuFeS2的質(zhì)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(shí)驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致測(cè)得的黃銅礦純度偏低，若實(shí)驗(yàn)操作均正確，測(cè)得的黃銅礦純度仍然偏低，則可能為上述原因。