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SiO2），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：

 

   

现称取研细的黄铜矿样品1.840g，在空气存在下进行煅烧，生成Cu、Fe3O4和SO2气体，实验后取d中溶液的置于锥形瓶中，用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定，消耗标准溶液20.00ml。请回答下列问题：

（1）称量样品所用的仪器为_____(填“托盘天平”或“电子天平”)，将样品研细后再反应，其目的是_______              。

（2）装置a和c的作用分别是____和____（填标号）。

a．除去SO2气体         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   e.除去反应后多余的氧气

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是___________。

（4）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为________。

（5）若用右图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是____（填序号）。

 

（6）若将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，假设实验操作均正确，可能的原因主要有_____________________________________________。

Answer 1

【知识点】化学实验原理、仪器、滴定操作、实验中的简单计算

【答案解析】（1）电子天平(2分)，使原料充分反应、加快反应速率（2分）。

（2）b、d和e （各1分，共3分）

（3）使反应生成的SO2全部进入d装置中，使结果精确（2分）。

（4）50%（2分）。       （5）②（2分）。

（6）空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀；BaSO3被氧化成BaSO4（合理均可2分）

解析：

（1）称取样品1.840g，托盘天平的精确度为0.1g，故要选用电子天平；将样品研细后再反应，是增大接触面积，使原料充分反应、加快反应速率。

（2）样品在煅烧时生成二氧化硫，最后溶于水进行滴定，所以装置a要将空气中的水蒸气除去否则会影响二氧化硫进入d的产量；同时，通过观察进气管口气泡的多少判断空气流速，防止进入氧气过多氧化二氧化硫，造成结果偏低；反应后多余的氧气会氧化二氧化硫，所以通过c装置除去。

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，使反应生成的SO2全部进入d装置中，使结果精确；

（4）用标准碘液进行滴定时：I2+H2SO3+H2O=4H++I-+SO42-；通过硫原子守恒有：

CuFeS2——2SO2—（取溶液的1/10进行滴定）—2 H2SO3——2 I2

0.005mol  0.001mol×10=0.01mol            0.001mol  0.05mol/L×0.02L=0.001mol

该黄铜矿的纯度为:0.005mol×184g/mol÷1.84g×100%=50%

（5）①装置二氧化硫不被吸收（弱酸不能制强酸）；②装置中吸收二氧化硫后，相当于有强氧化性的硝酸存在将亚硫酸根氧化成硫酸根，从而生成硫酸钡沉淀，过滤、干燥后称量质量再根据硫原子守恒也可以计算样品纯度；③装置排饱和亚硫酸钠溶液的方法只能测出二氧化硫的体积，温度、压强不好控制，无法计算物质的量。

（6）若将原装置d中的试液改为Ba(OH)2，则形成亚硫酸钡沉淀，通过称量干燥后的质量和硫原子守恒去计算样品纯度，在这个过程中，空气中的二氧化碳也可能被吸收生成碳酸钡沉淀，或者空气中的氧气将亚硫酸钡氧化成硫酸钡，都会造成结果偏差。

【思路点拨】本题主要考查基本化学实验原理，注意分析每一步操作的作用，结合题干大胆推测各装置的作用，大多数实验步骤大同小异，最后通过结果验证答案的正确性，综合性较强。考查学生的实验操作能力、细心分析问题、解决问题的能力。