Question

10．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SiO₂），為了測(cè)定該黃銅礦的純度，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如1圖實(shí)驗(yàn)：

現(xiàn)稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.84g，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 20mL．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）將樣品研細(xì)后再反應(yīng)，其目的是增大接觸面積，使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率．
（2）裝置a和c的作用分別是bd和e（填標(biāo)號(hào)，可以多選）．
a．除去SO₂氣體       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 e．除去反應(yīng)后多余的氧氣
（3）滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是錐形瓶中的溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色且半分鐘不褪色．
（4）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是使反應(yīng)生成的 SO₂全部進(jìn)入d 裝置中，使結(jié)果精確．
（5）通過計(jì)算可知，該黃銅礦的純度為50%．
乙同學(xué)在甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種與甲不同的吸收方法，并對(duì)吸收產(chǎn)物進(jìn)行有關(guān)處理，同樣也測(cè)出了黃銅礦的純度．
（6）方法一：用如圖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)）．

（7）方法二：將原裝置 d 中的試液改為Ba（OH）₂，但測(cè)得的黃銅礦純度卻產(chǎn)生了+1%的誤差，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 BaCO 3 沉淀或 BaSO₃被氧化成 BaSO₄．

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)樣品稱量的精確度來分析；增大固體的表面積可以加快化學(xué)反應(yīng)速率；
（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；灼熱的銅網(wǎng)可以除去多余的氧氣；
（3）根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時(shí)的顏色變化判斷滴定終點(diǎn)，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)，；
（4）二氧化硫全部被吸收是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵；
（5）根據(jù)滴定管的讀數(shù)方法和要求來回答判斷；
（6）圖2中的②中通入二氧化硫，反應(yīng)生成了硫酸鋇沉淀，可以根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算二氧化硫的量；
（7）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）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：增大接觸面積，使原料充分反應(yīng)、加快反應(yīng)速率；
（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：bd；e；
（3）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)且半分鐘不褪色，證明反應(yīng)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)，
故答案為：錐形瓶中的溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色且半分鐘不褪色，
（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）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：$\frac{0.92g}{1.84g}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（6）由于圖2中，②硝酸鋇溶液中通入二氧化硫能夠生成硫酸鋇沉淀，過濾干燥后，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算出二氧化硫的質(zhì)量，
故答案為：②；
（7）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(shí)，題量較大，充分考查了學(xué)生分析和解決問題的能力，本題難度中等．