Question

3．下面是模拟工业上隔绝空气条件下灼烧铜矿样品（主要成分为Cu₂S和Cu₂O的混合物）冶炼铜的实验装置图：
（1）写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑
（2）仪器a的名称为酒精喷灯，倒置漏斗的作用为防止倒吸；
（3）若X为氯化钡溶液，则实验未见白色沉淀生成，再向该烧杯中加入足量ac（填字母），就能看到产生白色沉淀．
a．氨水  b．稀盐酸   c．硝酸钾溶液   d．硫化钠溶液
（4）为了测定矿石样品中Cu₂S的质量分数，反应开始前称取研细的铜矿样品25.00g，假定铜矿中的硫全部转化为SO₂，其他杂质不参与反应，反应后鼓入一定氦气使装置中SO₂全部被水吸收，并配成250mL溶液．
移取25.00mL含SO₂的水溶液于250mL锥形瓶中，用0.10mol/LKMnO₄标准溶液滴定至终点，按上述操作重复滴定2次，平均消耗标准溶液19.95mL．
则滴定过程中发生反应的化学方程式为5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，当无色变为紫红色时判断滴定已经达到终点，铜矿样品中Cu₂S的质量分数是31.92%
（5）本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误）你认为是配制SO₂的水溶液没有考虑空气中的O₂对SO₂的影响，发生反应：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）由题目信息及问题（4）可知Cu₂S、Cu₂O在加热条件下得到Cu，反应还得到SO₂；
（2）仪器a为酒精喷灯；二氧化硫会污染环境，需要进行吸收，防止装置内压强降低而发生倒吸；
（3）加入碱性溶液，吸收二氧化硫得到亚硫酸盐；或加热强氧化性物质，将亚硫酸氧化为硫酸；
（4）高锰酸钾溶液具有强氧化性，发生反应：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，滴入的最后一滴高锰酸钾溶液颜色不褪去，二氧化硫反应完毕时，滴定到达终点，根据方程式计算250mL溶液中n（SO₂），进而计算25mL溶液中二氧化硫的物质的量，根据硫元素守恒计算n（Cu₂S），再根据m=nM计算m（Cu₂S），进而计算矿石中Cu₂S的质量分数；
（5）配制SO₂的水溶液没有考虑空气中的O₂对SO₂的影响．

解答 解：（1）由题目信息及问题（4）可知Cu₂S、Cu₂O在加热条件下得到Cu，反应还得到SO₂，反应方程式为：Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，
故答案为：Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（2）仪器a为酒精喷灯；二氧化硫会污染环境，需要进行吸收，使用倒置漏斗防止装置内压强降低而发生倒吸，
故答案为：酒精喷灯；防止倒吸；
（3）a．氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与氯化钡反应得到亚硫酸钡沉淀，故a符合；
b．酸性条件下，亚硫酸钡不能沉淀，故b错误；
c．加入硝酸钾溶液，酸性条件下，可以将亚硫酸氧化为硫酸，反应得到硫酸钡沉淀，故b符合；
d．硫化钠溶液，酸性条件下可以得到硫淡黄色沉淀，故d不符合，
故选：ac；
（4）高锰酸钾溶液具有强氧化性，发生反应：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，滴入的最后一滴高锰酸钾溶液颜色不褪去，二氧化硫反应完毕时，此时无色变为紫红色，滴定到达终点；
25mL溶液中n（SO₂）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L，则250mL溶液中n（SO₂）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$，
由S元素守恒可知，n（Cu₂S）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$，故m（Cu₂S）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$×160g/mol=7.98g，
铜矿样品中Cu₂S的质量分数是$\frac{7.98g}{25.00g}$×100%=31.92%，
故答案为：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄；无色变为紫红色；31.92%；
（5）配制SO₂的水溶液，空气中氧气与二氧化硫发生反应：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，会导致测定的二氧化硫的量偏小，最终导致沉淀Cu₂S的含量偏低，
故答案为：配制SO₂的水溶液没有考虑空气中的O₂对SO₂的影响，发生反应：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．

点评 本题考查实验方案评价、物质含量的测定等，明确原理是解题关键，是对学生综合能力的考查，难度中等．