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），為了測定該黃銅礦的純度，甲同學設計了如1圖實驗：

現(xiàn)稱取研細的黃銅礦樣品1.84g，在空氣存在下進行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，實驗后取d中溶液的$\frac{1}{10}$ 置于錐形瓶中，用0.05mol/L 標準碘溶液進行滴定，消耗標準溶液 20mL．
請回答下列問題：
（1）將樣品研細后再反應，其目的是增大接觸面積，使原料充分反應、加快反應速率．
（2）裝置a和c的作用分別是bd和e（填標號，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．除去反應后多余的氧氣
（3）滴定達終點時的現(xiàn)象是錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘不褪色．
（4）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是使反應生成的 SO₂全部進入d 裝置中，使結果精確．
（5）通過計算可知，該黃銅礦的純度為50%．
乙同學在甲同學實驗的基礎上，設計了兩種與甲不同的吸收方法，并對吸收產(chǎn)物進行有關處理，同樣也測出了黃銅礦的純度．
（6）方法一：用如圖2裝置替代上述實驗裝置 d，同樣可以達到實驗目的是②（填序號）．

（7）方法二：將原裝置 d 中的試液改為Ba（OH）₂，但測得的黃銅礦純度卻產(chǎn)生了+1%的誤差，假設實驗操作均正確，可能的原因主要有空氣中的 CO₂與 Ba（OH）₂反應生成 BaCO 3 沉淀或 BaSO₃被氧化成 BaSO₄．

Answer 1

分析 該實驗原理是：根據(jù)黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量的測定（二氧化硫可以用碘水來標定），結合元素守恒可以確定黃銅礦的量，進而計算其純度．
（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反應速率；
（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)反應結束時的顏色變化判斷滴定終點，當達到滴定終點時，二氧化硫已經(jīng)被碘單質消耗完畢，再滴入一滴碘單質，遇到淀粉會變藍，；
（4）二氧化硫全部被吸收是實驗成敗的關鍵；
（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，反應生成了硫酸鋇沉淀，可以根據(jù)硫酸鋇的質量計算二氧化硫的量；
（7）二氧化碳和二氧化硫均可以和氫氧化鋇反應生成白色沉淀，亞硫酸鋇易被氧化為硫酸鋇．

解答 解：該實驗原理是：根據(jù)黃銅礦受熱分解產(chǎn)生的二氧化硫的量的測定（二氧化硫可以用碘水來標定），結合元素守恒可以確定黃銅礦的量，進而計算其純度．
（1）將樣品研細后再反應，即增大固體的表面積，目的是使原料充分反應、加快反應速率，
故答案為：增大接觸面積，使原料充分反應、加快反應速率；
（2）裝置a中的濃硫酸可易吸收空氣中的水蒸氣，同時根據(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）當達到滴定終點時，二氧化硫已經(jīng)被碘單質消耗完畢，再滴入一滴碘單質，遇到淀粉會變藍且半分鐘不褪色，證明反應達到反應終點，
故答案為：錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{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，使結果精確，
故答案為：使反應生成的SO₂全部進入d裝置中，使結果精確；
（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，當達到滴定終點時，二氧化硫已經(jīng)被碘單質消耗完畢，再滴入一滴碘單質，遇到淀粉會變藍，根據(jù)反應實質，得到：2I₂～2SO₂～CuFeS₂，消耗掉0.05mol/L標準碘溶液20.00mL時，即消耗的碘單質的量為：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黃銅礦的質量是：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)硫酸鋇的質量計算出二氧化硫的質量，
故答案為：②；
（7）空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應可以生成BaCO₃沉淀，此外BaSO₃被氧化成BaSO₄均可以導致所以的沉淀的量比二氧化硫和氫氧化鋇反應生成的白色沉淀的量多，
故答案為：空氣中的CO₂與Ba（OH）₂反應生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄．

點評 本題考查了探究黃銅礦的純度，涉及了儀器選擇、純度計算等知識，題量較大，充分考查了學生分析和解決問題的能力，本題難度中等．