Question

(17分)黃銅礦是工業煉銅的主要原料，其主要成分為CuFeS₂，現有一種天然黃銅礦(含少量脈石SiO₂)，為了測定該黃銅礦的純度，某同學設計了如下實驗：

稱取研細的黃銅礦樣品1.150g，在空氣存在的條件下進行煅燒。實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05mo1/L標準碘溶液進行滴定，初讀數為0.10mL，終讀數如右上圖所示。
（1）黃銅礦煅燒的反應為8CuFeS₂+21O₂高溫8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，該反應中被還原的元素是___（填元素符號）。
（2）標準碘溶液應盛放在(填“堿式”或“酸式”)________滴定管中；裝液之前，滴定管要用標準碘溶液潤洗2—3次，潤洗的操作是：                                        。請用化學方程式表示滴定的原理：                                               。
（3）滴定終點的讀數為        mL；通過計算可知，該黃銅礦的純度為                 。
（4）若去掉c裝置，會使測定結果              (填“偏低”“偏高”或“無影響”)。
（5）假設實驗操作均正確，測得黃銅礦的純度偏低，可能的原因主要有                   。

Answer 1

(17分) （1）Cu、O（2分，各1分）
（2）酸式（2分）；往滴定管上口加入3~5mL標準碘溶液，傾斜轉動滴定管，使液體潤濕全部滴定管內壁，然后，一手控制活塞，將液體從滴定管下部放出（3分，每個要點給1分）；
SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI  (或H₂SO₃+I₂+H₂O＝H₂SO₄+2HI)（2分，配平錯誤扣1分）
（3）20.10（2分，數位錯的不給分）；80.4%（2分）  （4）偏低（2分）
（5）二氧化硫未能被水充分吸收，亞硫酸部分被氧化（2分，各1分）

解析試題分析：（1）根據方程式可知銅元素的化合價從+2價降低到0價，氧元素的化合價從化0價降低－2價，被還原。硫元素的化合價從－1價升高到+4價，鐵元素的化合價從+2價部分升高到+3價，被氧化。
（2）標準碘溶液顯酸性應盛放在酸式滴定管中；裝液之前，滴定管要用標準碘溶液潤洗2—3次，潤洗的操作是往滴定管上口加入3～5mL標準碘溶液，傾斜轉動滴定管，使液體潤濕全部滴定管內壁，然后，一手控制活塞，將液體從滴定管下部放出。SO₂檢驗還原性能被單質碘氧化，則表示滴定原理的方程式為SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI。
（3）滴定管自上而下刻度逐漸增大，且能精確到0.1mol，所以根據裝置圖可知滴定終點的讀數為20.10        mL；因此根據方程式SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI可知消耗SO₂的物質的量是0.05mo1/L×0.02010L＝0.001005mol，則原礦石中產生的SO₂是0.001005mol×10＝0.01005mol，所以根據方程式8CuFeS₂+21O₂高溫8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂可知CuFeS₂的物質的量是0.01005mol÷2＝0.005025mol，其質量為0.005025mol×184g/mol＝0.9246g，則該黃銅礦的純度為 ×100×＝80.4%.
（4）銅網的作用是除去未反應的氧氣，氧氣具有氧化性，如果沒有裝置c，則導致SO₂與碘反應時消耗碘溶液的體積減少，從而導致純度偏低。
（5）假設實驗操作均正確，測得黃銅礦的純度偏低，這說明消耗的標準液碘的體積偏少，因此可能的原因主要有二氧化硫未能被水充分吸收或亞硫酸部分被氧化。
考點：考查氧化還原反應的判斷、滴定實驗以及含量測定實驗方案設計與評價的等