Question

黃銅礦是工業(yè)煉銅的主要原料，其主要成分為CuFeS₂（二硫化亞鐵銅），現(xiàn)有一種天然黃銅礦（含少量脈石，脈石受熱不分解，且不與空氣中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），為了測定該黃銅礦的純度，某興趣小組的同學(xué)設(shè)計了如圖實驗：

（1）CuFeS₂在空氣中進(jìn)行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體．寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
資料在線：
①SO₂可溶于水且與水反應(yīng)生成亞硫酸（H₂SO₃），亞硫酸鹽大都不溶于水，且亞硫酸及其鹽在空氣中易與氧氣反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為硫酸或硫酸鹽．
②溶有SO₂的水溶液中加入碘溶液，發(fā)生反應(yīng)為：SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI或H₂SO₃+I₂+H₂O═H₂SO₄+2HI
實驗過程：稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣中煅燒，實驗后取D中溶液的

1

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置于錐形瓶中，滴入12.7g/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液，盛放準(zhǔn)碘溶液的容器，初讀數(shù)為0.00mL，終讀數(shù)為20.00mL．
問題討論：
（2）稱量樣品時是否用托盤天平

 

，（填“是”或“否”）．將樣品研細(xì)后再反應(yīng)，其目的是

 

．
（3）裝置A的作用是

 

 （填序號）．
①有利于空氣中氧氣充分反應(yīng) ②除去空氣中的水蒸氣 ③有利于氣體混合 ④有利于觀察空氣流速
（4）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是

 

．
（5）C中銅網(wǎng)的作用是

 

，判斷錐形瓶中SO₂恰好完全反應(yīng)的現(xiàn)象是

 

．根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所耗體積，通過計算可知，該黃銅礦的純度為

 

．
反思總結(jié)：
（6）小明指出：上述實驗過程中由于全過程通入空氣，且無法判斷空氣中的氧氣是否能全部與銅反應(yīng)掉，因此D裝置的溶液中如果有部分H₂SO₃轉(zhuǎn)化為H₂SO₄，必然會造成測量誤差．小明建議采用沉淀法進(jìn)行測定，于是他將將原裝置D中的試液改為Ba（OH）₂．但實際測出的黃銅礦純度誤差為+1%，假設(shè)實驗操作均正確．你認(rèn)為造成誤差可能的原因主要有：①

 

； ②

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,氣體的凈化（除雜）,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）根據(jù)題中信息寫出化學(xué)方程式；
（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）二氧化硫全部被吸收是實驗成敗的關(guān)鍵；
（4）根據(jù)滴定管的讀數(shù)方法和要求來回答判斷；
（5）二氧化硫和單質(zhì)碘之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)消耗碘單質(zhì)的量可以確定二氧化硫的量，進(jìn)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(yīng)生成白色沉淀，亞硫酸鋇易被氧化為硫酸鋇．

解答：解：
（1）該實驗原理是：CuFeS₂在空氣中進(jìn)行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體．此反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CuFeS₂+8O₂

高溫  .

3Cu+Fe₃O₄+6SO₂；
（2）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，故答案為：使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率；
（3）裝置a中的濃硫酸可易吸收空氣中的水蒸氣，同時根據(jù)冒出的氣泡的速率來控制氣體的通入量，故答案為：②④；
（4）黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產(chǎn)物，分解完畢后仍然通入空氣，可以將產(chǎn)生的二氧化硫全部排出去，使結(jié)果精確，
故答案為：使反應(yīng)生成的SO₂全部進(jìn)入d裝置中，使結(jié)果精確；
（5）銅網(wǎng)的作用是除去氧氣，當(dāng)達(dá)到滴定終點時，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)，根據(jù)反應(yīng)實質(zhì)，得到：2I₂～2SO₂～CuFeS₂，消耗掉0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00mL時，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%；
（6）空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應(yīng)可以生成BaCO₃沉淀，此外BaSO₃被氧化成BaSO₄均可以導(dǎo)致所以的沉淀的量比二氧化硫和氫氧化鋇反應(yīng)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(yīng)生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄．
答案：
（1）3CuFeS₂+8O₂

高溫  .

3Cu+Fe₃O₄+6SO₂
（2）否，使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率．
（3）②④．
（4）使反應(yīng)生成的SO₂全部進(jìn)入d裝置中，使結(jié)果精確．
（5）除去氧氣   溶液恰好由無色變成淺藍(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色． 80%．
（6）空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應(yīng)生成BaCO₃沉淀；BaSO₃被氧化成BaSO₄．

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