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（含少量脈石），為了測(cè)定該黃銅礦的純度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)（圖1）：

現(xiàn)稱取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150g，在空氣存在下進(jìn)行煅燒，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂氣體，實(shí)驗(yàn)后取d中溶液的$\frac{1}{10}$置于錐形瓶中，用0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定，初讀數(shù)為0.00mL，末讀數(shù)如圖2所示．
完成下列填空：

（1）稱量樣品所用的儀器為電子天平，將樣品研細(xì)后再反應(yīng)，其目的是提高反應(yīng)速率，并使黃銅礦充分反應(yīng)．
（2）裝置a的作用是除去空氣中的水蒸氣，便于觀察空氣流速．上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是把裝置中的二氧化硫氣體全部吸收．
（3）滴定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所耗體積為20.00mL．判斷滴定已達(dá)終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由無色變成藍(lán)色，并半分鐘內(nèi)不褪色．
（4）通過計(jì)算可知，該黃銅礦的純度為80%．
（5）若用圖3裝置替代上述實(shí)驗(yàn)裝置d，同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莊．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)稱量黃銅礦樣品1.150g，選擇精確度較高的儀器；將樣品研細(xì)，增大了接觸面積；
（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(diào)節(jié)空氣流速；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫應(yīng)該盡可能的被d裝置吸收；
（4）根據(jù)滴定管的讀數(shù)方法讀出消耗碘溶液的體積，根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時(shí)的顏色變化判斷滴定終點(diǎn)；
（5）先找出黃銅礦和二氧化硫及碘單質(zhì)的關(guān)系式CuFeS₂～2SO₂～2I₂，再根據(jù)題中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；
（6）圖2中的f中通入二氧化硫，反應(yīng)生成了硫酸鋇沉淀，可以根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量計(jì)算二氧化硫的量．

解答 解：（1）由于稱量黃銅礦樣品1.150g，精確度達(dá)到了千分之一，應(yīng)該選用電子天平進(jìn)行稱量，把黃銅礦樣品研細(xì)，可以增大接觸面積，從而提高反應(yīng)速率，并且使黃銅礦充分反應(yīng)，
故答案是：電子天平；提高反應(yīng)速率，并使黃銅礦充分反應(yīng)；
（2）裝置a中的濃硫酸可以吸收空氣中的水蒸氣，防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)裝置b中發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)根據(jù)冒出的氣泡的快慢來控制氣體的通入量，黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產(chǎn)物，分解完畢后仍然需要通入一段時(shí)間的空氣，可以將b、d裝置中的二氧化硫全部排出去，使結(jié)果更加精確，
故答案為：除去空氣中的水蒸氣，便于觀察空氣流速；把裝置中的二氧化硫氣體全部吸收；
（3）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(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，二氧化硫已經(jīng)被碘單質(zhì)消耗完畢，再滴入一滴碘單質(zhì)，遇到淀粉會(huì)變藍(lán)，
故答案為：20.00；溶液由無色變成藍(lán)色，并半分鐘內(nèi)不褪色；
（5）根據(jù)硫原子守恒和電子守恒找出關(guān)系式：CuFeS₂～2SO₂～2I₂，消耗掉0.05mol/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00mL時(shí)，即消耗的碘單質(zhì)的量為：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黃銅礦的質(zhì)量是：0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g，所以其純度是：$\frac{0.92g}{1.15g}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（6）由于圖2中，f中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(zhì)量計(jì)算出二氧化硫的質(zhì)量，
故答案為：f．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究黃銅礦的純度，涉及了儀器選擇、純度計(jì)算等知識(shí)，題量較大，充分考查了學(xué)生分析和解決問題的能力，本題難度中等．