Question

(17分)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，某同学设计了如下实验：

称取研细的黄铜矿样品1.150g，在空气存在的条件下进行煅烧。实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中，用0.05mo1/L标准碘溶液进行滴定，初读数为0.10mL，终读数如右上图所示。
（1）黄铜矿煅烧的反应为8CuFeS₂+21O₂高温8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，该反应中被还原的元素是___（填元素符号）。
（2）标准碘溶液应盛放在(填“碱式”或“酸式”)________滴定管中；装液之前，滴定管要用标准碘溶液润洗2—3次，润洗的操作是：                                        。请用化学方程式表示滴定的原理：                                               。
（3）滴定终点的读数为        mL；通过计算可知，该黄铜矿的纯度为                 。
（4）若去掉c装置，会使测定结果              (填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
（5）假设实验操作均正确，测得黄铜矿的纯度偏低，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标准碘溶液，倾斜转动滴定管，使液体润湿全部滴定管内壁，然后，一手控制活塞，将液体从滴定管下部放出（3分，每个要点给1分）；
SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI  (或H₂SO₃+I₂+H₂O＝H₂SO₄+2HI)（2分，配平错误扣1分）
（3）20.10（2分，数位错的不给分）；80.4%（2分）  （4）偏低（2分）
（5）二氧化硫未能被水充分吸收，亚硫酸部分被氧化（2分，各1分）

试题分析：（1）根据方程式可知铜元素的化合价从+2价降低到0价，氧元素的化合价从化0价降低－2价，被还原。硫元素的化合价从－1价升高到+4价，铁元素的化合价从+2价部分升高到+3价，被氧化。
（2）标准碘溶液显酸性应盛放在酸式滴定管中；装液之前，滴定管要用标准碘溶液润洗2—3次，润洗的操作是往滴定管上口加入3～5mL标准碘溶液，倾斜转动滴定管，使液体润湿全部滴定管内壁，然后，一手控制活塞，将液体从滴定管下部放出。SO₂检验还原性能被单质碘氧化，则表示滴定原理的方程式为SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI。
（3）滴定管自上而下刻度逐渐增大，且能精确到0.1mol，所以根据装置图可知滴定终点的读数为20.10        mL；因此根据方程式SO₂+I₂+2H₂O＝H₂SO₄+2HI可知消耗SO₂的物质的量是0.05mo1/L×0.02010L＝0.001005mol，则原矿石中产生的SO₂是0.001005mol×10＝0.01005mol，所以根据方程式8CuFeS₂+21O₂高温8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂可知CuFeS₂的物质的量是0.01005mol÷2＝0.005025mol，其质量为0.005025mol×184g/mol＝0.9246g，则该黄铜矿的纯度为 ×100×＝80.4%.
（4）铜网的作用是除去未反应的氧气，氧气具有氧化性，如果没有装置c，则导致SO₂与碘反应时消耗碘溶液的体积减少，从而导致纯度偏低。
（5）假设实验操作均正确，测得黄铜矿的纯度偏低，这说明消耗的标准液碘的体积偏少，因此可能的原因主要有二氧化硫未能被水充分吸收或亚硫酸部分被氧化。