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SiO₂），为了测定该黄铜矿的纯度，甲同学设计了如1图实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.84g，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，消耗标准溶液 20mL．
请回答下列问题：
（1）将样品研细后再反应，其目的是增大接触面积，使原料充分反应、加快反应速率．
（2）装置a和c的作用分别是bd和e（填标号，可以多选）．
a．除去SO₂气体       b．除去空气中的水蒸气     c．有利于气体混合
d．有利于观察空气流速 e．除去反应后多余的氧气
（3）滴定达终点时的现象是锥形瓶中的溶液由无色变为蓝色且半分钟不褪色．
（4）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是使反应生成的 SO₂全部进入d 装置中，使结果精确．
（5）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为50%．
乙同学在甲同学实验的基础上，设计了两种与甲不同的吸收方法，并对吸收产物进行有关处理，同样也测出了黄铜矿的纯度．
（6）方法一：用如图2装置替代上述实验装置 d，同样可以达到实验目的是②（填序号）．

（7）方法二：将原装置 d 中的试液改为Ba（OH）₂，但测得的黄铜矿纯度却产生了+1%的误差，假设实验操作均正确，可能的原因主要有空气中的 CO₂与 Ba（OH）₂反应生成 BaCO 3 沉淀或 BaSO₃被氧化成 BaSO₄．

Answer 1

分析 该实验原理是：根据黄铜矿受热分解产生的二氧化硫的量的测定（二氧化硫可以用碘水来标定），结合元素守恒可以确定黄铜矿的量，进而计算其纯度．
（1）根据样品称量的精确度来分析；增大固体的表面积可以加快化学反应速率；
（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；灼热的铜网可以除去多余的氧气；
（3）根据反应结束时的颜色变化判断滴定终点，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，；
（4）二氧化硫全部被吸收是实验成败的关键；
（5）根据滴定管的读数方法和要求来回答判断；
（6）图2中的②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；
（7）二氧化碳和二氧化硫均可以和氢氧化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钡易被氧化为硫酸钡．

解答 解：该实验原理是：根据黄铜矿受热分解产生的二氧化硫的量的测定（二氧化硫可以用碘水来标定），结合元素守恒可以确定黄铜矿的量，进而计算其纯度．
（1）将样品研细后再反应，即增大固体的表面积，目的是使原料充分反应、加快反应速率，
故答案为：增大接触面积，使原料充分反应、加快反应速率；
（2）装置a中的浓硫酸可易吸收空气中的水蒸气，同时根据冒出的气泡的速率来控制气体的通入量；灼热的铜网可以除去多余的氧气，
故答案为：bd；e；
（3）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，遇到淀粉会变蓝且半分钟不褪色，证明反应达到反应终点，
故答案为：锥形瓶中的溶液由无色变为蓝色且半分钟不褪色，
（4）黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物，分解完毕后仍然通入空气，可以将产生的二氧化硫全部排出去，使结果精确，
故答案为：使反应生成的SO₂全部进入d装置中，使结果精确；
（5）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，根据反应实质，得到：2I₂～2SO₂～CuFeS₂，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：$\frac{0.92g}{1.84g}$×100%=50%，
故答案为：50%；
（6）由于图2中，②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：②；
（7）空气中的CO₂与Ba（OH）₂反应可以生成BaCO₃沉淀，此外BaSO₃被氧化成BaSO₄均可以导致所以的沉淀的量比二氧化硫和氢氧化钡反应生成的白色沉淀的量多，
故答案为：空气中的CO₂与Ba（OH）₂反应生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄．

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．