Question

9．有一种天然黄铜矿主要成分为CuFeS₂ （含SiO₂），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如图1实验：

称取研细的黄铜矿样品1.150g煅烧，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂气体，实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中，用0.01mo1/L标准碘溶液进行滴定，初读数为0.01mL，末读数如图2所示．
完成下列填空：
（1）实验中称量样品所需定量仪器为电子天平．
（2）装置c的作用是除去混合气体中未反应的氧气．
（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是将系统装置中SO₂全部排入d中充分吸收．
（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为20.00mL．用化学方程式表示滴定的原理：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI．
（5）计算该黄铜矿的纯度16%．
（6）工业上利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制备Fe₂O₃．
选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO．
提供的试剂：稀盐酸  稀硫酸  KSCN溶液  KMnO₄溶液  NaOH溶液
所选试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液．证明炉渣中含有FeO的实验现象为：稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色．

Answer 1

分析 浓硫酸可以将水除去，还可以根据冒出气泡的速率来调节空气流速，干燥的空气进入装置b中和样品高温反应，元素化合价降低的为铜元素化合价从+2价变化为0价，氧元素化合价从0价变化为-2价，元素化合价降低做氧化剂被还原，反应为8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，通过装置c中铜网除去过量的氧气，
（1）依据化学方程式中元素化合价变化分析，元素化合价降低的被还原，根据称取研细的黄铜矿样品0.230g，选择精确度较高的仪器；
（2）利用铜网除去未反应的氧气，避免影响后续试验验证；
（3）反应产生的二氧化硫应该尽可能的被d装置吸收；
（4）根据滴定管的读数方法读出消耗碘溶液的体积，反应原理是碘单质氧化二氧化硫生成硫酸和碘化氢；
（5）先找出黄铜矿和二氧化硫及碘单质的关系式CuFeS₂～2SO₂～2I₂，再根据题中数据进行计算；
（6）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色来证明．

解答 解：（1）由于称量黄铜矿样品1.150g，精确度达到了千分之一，应该选用电子天平进行称量，把黄铜矿样品研细，可以增大接触面积，从而提高反应速率，并且使黄铜矿充分反应，
故答案是：电子天平；
（2）气体通过装置c中铜网，加热条件下和气体中剩余氧气反应，
故答案为：除去混合气体中未反应的氧气；
（3）黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物，分解完毕后仍然需要通入一段时间的空气，可以将b、d装置中的二氧化硫全部排出去，使结果更加精确，
故答案为：将系统装置中SO₂全部排入d中充分吸收；
（4）根据滴定管的示数是上方小，下方大，可以读出滴定管示数是20.00mL，当达到滴定终点时，二氧化硫已经被碘单质消耗完毕，再滴入一滴碘单质，遇到淀粉会变蓝，滴定的原理反应的化学方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案为：20.00；I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
（5）根据硫原子守恒和电子守恒找出关系式：CuFeS₂～2SO₂～2I₂，消耗掉0.01mo1/L标准碘溶液20.00mL时，即消耗的碘单质的量为：0.01mol/L×0.0200L=0.000200mol，所以黄铜矿的质量是：$\frac{1}{2}$×0.000200mol×184g/mol×10=0.184g，所以其纯度是：$\frac{0.184}{1.15}$×100%=16%，
故答案为：16%；
（6）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亚铁离子，则具有还原性，而给出的试剂中KMnO₄溶液具有强氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，
则选择试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液，操作为取少量固体溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，观察到溶液使KMnO₄溶液褪色，则证明含有FeO，
故答案为：稀硫酸、KMnO₄溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO₄溶液褪色．

点评 本题考查了探究黄铜矿的纯度，涉及了仪器选择、纯度计算等知识，充分考查了学生分析和解决问题的能力，题目难度中等．