Question

17．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SiO₂），為了測(cè)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(chēng)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$\frac{1}{10}$置于錐形瓶中，用0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．（所得氣體在d裝置中全部被吸收）請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）稱(chēng)量1.150g該黃銅礦樣品所用的儀器為電子天平（填“托盤(pán)天平”或“電子天平”）．
（2）裝置a和c的作用分別是b和d（填標(biāo)號(hào)）．
A．除去SO₂氣體　　　　B．除去空氣中的水蒸氣和有利于觀察空氣流速　　　　　
C．有利于氣體混合            D．除去反應(yīng)后多余的氧氣
（3）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是使反應(yīng)生成的SO₂全部進(jìn)入d裝置中，使結(jié)果精確．
（4）通過(guò)計(jì)算可知，該黃銅礦的純度為80%．
（5）若用圖2裝置替代上述實(shí)驗(yàn)裝置d，同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖洽冢ㄌ钚蛱?hào)）．
（6）若將原裝置d中的試液改為Ba（OH）₂，測(cè)得的黃銅礦純度誤差為+1%，假設(shè)實(shí)驗(yàn)操作均正確，可能的原因主要有空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應(yīng)生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄．（回答其中一個(gè)原因）

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)原理是：根據(jù)黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量的測(cè)定（二氧化硫可以用碘水來(lái)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）根據(jù)樣品稱(chēng)量的精確度來(lái)分析；
（2）濃硫酸可以將水除去，還可以根據(jù)冒出氣泡的速率來(lái)調(diào)節(jié)空氣流速；灼熱的銅網(wǎng)可以除去多余的氧氣；
（3）二氧化硫全部被吸收是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵；
（4）根據(jù)滴定管的讀數(shù)方法和要求來(lái)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：該實(shí)驗(yàn)原理是：根據(jù)黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量的測(cè)定（二氧化硫可以用碘水來(lái)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）因?yàn)榉Q(chēng)取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，所以用電子天平；故答案為：電子天平；
（2）裝置a中的濃硫酸可易吸收空氣中的水蒸氣，同時(shí)根據(jù)冒出的氣泡的速率來(lái)控制氣體的通入量；灼熱的銅網(wǎng)可以除去多余的氧氣；故答案為：b；d；
（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；
（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20.00mL，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(huì)變藍(lán)，根據(jù)反應(yīng)實(shí)質(zhì)，得到：2I₂～2SO₂～CuFeS₂，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：$\frac{0.92g}{1.150g}$×100%=80%，故答案為：80%；
（5）用如圖3裝置替代上述實(shí)驗(yàn)裝置d，不能用③，原因是前面通入的空氣中也會(huì)占據(jù)一部分氣體體積，所以根據(jù)液面上升的高度可以確定生成的量，進(jìn)而根據(jù)元素守恒來(lái)確定黃銅礦的純度，故答案為：②；
（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．

點(diǎn)評(píng) 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(wèn)題的能力，難度較大．