Question

黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS₂，现有一种天然黄铜矿（含少量脉石SiO₂），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如图1实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.150g，在空气存在下进行煅烧，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0.05000mol?L^-1标准碘溶液进行滴定，初读数为0.10mL，末读数如图2所示．
（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂+21O₂

高温  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂若CuFeS₂中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是

 

（填元素符号）．
（2）装置a的作用是

 

．
A．有利于空气中氧气充分反应          B．除去空气中的水蒸气
C．有利于气体混合                   D．有利于观察空气流速
（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是

 

．
（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为

 

mL．用化学方程式表示滴定的原理：

 

．
（5）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：该实验原理是：黄铜矿样品b装置中燃烧，反应为8CuFeS₂+21O₂

高温  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂气体，c装置除去没反应的氧气，反应为2Cu+O₂

△   .

2CuO，d装置吸收反应产生的二氧化硫，发生反应：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，为了保证全部被吸收，要从a装置通入空气把装置中二氧化硫排净，根据黄铜矿受热分解产生的二氧化硫的量的测定（二氧化硫可以用碘水来标定），结合元素守恒可以确定黄铜矿的量，进而计算其纯度．
（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；
（2）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；
（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．

解答： 解：（1）反应为8CuFeS₂+21O₂

高温  .

8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，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；故答案为：Cu、O；
（2）装置a中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入反应装置b中发生危险，同时根据冒出的气泡的快慢来控制气体的通入量，
故选BD；
（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20.10mL，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：20.10；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0.05mol/L标准碘溶液20.10mL-0.10mL=20.00mL时，即消耗的碘单质的量为：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黄铜矿的质量是：0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g，所以其纯度是：

0.92g

1.15g

×100%=80%，
故答案为：80%．

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，注意关系法和电子得失守恒的应用，本题难度较大．