Question

10．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），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验（图1）：

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、Fe₃O₄和SO₂气体，实验后取d中溶液的$\frac{1}{10}$置于锥形瓶中，用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定，初读数为0.00mL，末读数如图2所示．
完成下列填空：

（1）称量样品所用的仪器为电子天平，将样品研细后再反应，其目的是提高反应速率，并使黄铜矿充分反应．
（2）装置a的作用是除去空气中的水蒸气，便于观察空气流速．上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是把装置中的二氧化硫气体全部吸收．
（3）滴定时，标准碘溶液所耗体积为20.00mL．判断滴定已达终点的现象是溶液由无色变成蓝色，并半分钟内不褪色．
（4）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为80%．
（5）若用图3装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的是f．

Answer 1

分析 （1）根据称量黄铜矿样品1.150g，选择精确度较高的仪器；将样品研细，增大了接触面积；
（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，根据反应结束时的颜色变化判断滴定终点；
（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；
（6）图2中的f中通入二氧化硫，反应生成了硫酸钡沉淀，可以根据硫酸钡的质量计算二氧化硫的量．

解答 解：（1）由于称量黄铜矿样品1.150g，精确度达到了千分之一，应该选用电子天平进行称量，把黄铜矿样品研细，可以增大接触面积，从而提高反应速率，并且使黄铜矿充分反应，
故答案是：电子天平；提高反应速率，并使黄铜矿充分反应；
（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，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：除去空气中的水蒸气，便于观察空气流速；把装置中的二氧化硫气体全部吸收；
（3）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20.00mL，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，
故答案为：20.00；溶液由无色变成蓝色，并半分钟内不褪色；
（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20.00mL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：$\frac{0.92g}{1.15g}$×100%=80%，
故答案为：80%；
（6）由于图2中，f中硝酸钡溶液中通入二氧化硫能够生成硫酸钡沉淀，过滤干燥后，根据硫酸钡的质量计算出二氧化硫的质量，
故答案为：f．

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，题量较大，充分考查了学生分析和解决问题的能力，本题难度中等．