Question

9．有一種天然黃銅礦主要成分為CuFeS₂ （含SiO₂），為了測定該黃銅礦的純度，某同學(xué)設(shè)計了如圖1實驗：

稱取研細的黃銅礦樣品1.150g煅燒，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂氣體，實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.01mo1/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進行滴定，初讀數(shù)為0.01mL，末讀數(shù)如圖2所示．
完成下列填空：
（1）實驗中稱量樣品所需定量儀器為電子天平．
（2）裝置c的作用是除去混合氣體中未反應(yīng)的氧氣．
（3）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是將系統(tǒng)裝置中SO₂全部排入d中充分吸收．
（4）滴定時，標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所耗體積為20.00mL．用化學(xué)方程式表示滴定的原理：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI．
（5）計算該黃銅礦的純度16%．
（6）工業(yè)上利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣（含F(xiàn)e₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）可制備Fe₂O₃．
選用提供的試劑，設(shè)計實驗驗證爐渣中含有FeO．
提供的試劑：稀鹽酸  稀硫酸  KSCN溶液  KMnO₄溶液  NaOH溶液
所選試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液．證明爐渣中含有FeO的實驗現(xiàn)象為：稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO₄溶液褪色．

Answer 1

分析 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，干燥的空氣進入裝置b中和樣品高溫反應(yīng)，元素化合價降低的為銅元素化合價從+2價變化為0價，氧元素化合價從0價變化為-2價，元素化合價降低做氧化劑被還原，反應(yīng)為8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，通過裝置c中銅網(wǎng)除去過量的氧氣，
（1）依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價變化分析，元素化合價降低的被還原，根據(jù)稱取研細的黃銅礦樣品0.230g，選擇精確度較高的儀器；
（2）利用銅網(wǎng)除去未反應(yīng)的氧氣，避免影響后續(xù)試驗驗證；
（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，反應(yīng)原理是碘單質(zhì)氧化二氧化硫生成硫酸和碘化氫；
（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)進行計算；
（6）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可利用KMnO₄溶液褪色來證明．

解答 解：（1）由于稱量黃銅礦樣品1.150g，精確度達到了千分之一，應(yīng)該選用電子天平進行稱量，把黃銅礦樣品研細，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；
（2）氣體通過裝置c中銅網(wǎng)，加熱條件下和氣體中剩余氧氣反應(yīng)，
故答案為：除去混合氣體中未反應(yīng)的氧氣；
（3）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：將系統(tǒng)裝置中SO₂全部排入d中充分吸收；
（4）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)達到滴定終點時，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)，遇到淀粉會變藍，滴定的原理反應(yīng)的化學(xué)方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案為：20.00；I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
（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0.01mo1/L標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00mL時，即消耗的碘單質(zhì)的量為：0.01mol/L×0.0200L=0.000200mol，所以黃銅礦的質(zhì)量是：$\frac{1}{2}$×0.000200mol×184g/mol×10=0.184g，所以其純度是：$\frac{0.184}{1.15}$×100%=16%，
故答案為：16%；
（6）若Fe₂O₃中含有FeO，利用稀酸（非氧化性）溶解后生成的亞鐵離子，則具有還原性，而給出的試劑中KMnO₄溶液具有強氧化性，可使KMnO₄溶液褪色，
則選擇試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液，操作為取少量固體溶于稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液，觀察到溶液使KMnO₄溶液褪色，則證明含有FeO，
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液；稀硫酸浸取爐渣所得溶液使KMnO₄溶液褪色．

點評 本題考查了探究黃銅礦的純度，涉及了儀器選擇、純度計算等知識，充分考查了學(xué)生分析和解決問題的能力，題目難度中等．