Question

6．銅的硫化物可用于冶煉金屬銅．為測(cè)定某試樣中Cu₂S、CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
步驟1：在0.7500g試樣中加入100.00 mL 0.1200mol/L KMnO₄的酸性溶液，加熱，硫元素全部轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，銅元素全部轉(zhuǎn)化為Cu²⁺，濾去不溶性雜質(zhì)．
步驟2：收集步驟1所得濾液至250 mL容量瓶中，定容．取25.00 mL溶液，用0.1000mol/L FeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗16.00 mL．
步驟3：在步驟2滴定所得溶液中滴加氨水至出現(xiàn)沉淀，然后加入適量NH₄HF₂溶液（使Fe、Mn元素不參與后續(xù)反應(yīng)），加入約1g KI固體（過量），輕搖使之溶解并發(fā)生反應(yīng)：2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂．用0.05000mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)（離子方程式為2S₂O₃^2-+I₂?2I^-+S₄O₆^2-），消耗14.00 mL．
已知室溫下K_sp[Fe（OH）₃】=2.6×10^-39
（1）寫出Cu₂S與KMnO₄酸性溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu₂S+2KMnO₄+4H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+2CuSO₄+4H₂O
（2）步驟3中加入氨水的目的為除掉Fe³⁺，避免Fe³⁺與I^-反應(yīng)，影響對(duì)Cu²⁺含量的測(cè)定；如果未加入氨水，則測(cè)得的Cu²⁺的物質(zhì)的量將偏高（填“偏高”“偏低”或“不變”），混合固體中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏低（填“偏高”“偏低”或“不變”）
（3）當(dāng)加入氨水使得溶液pH=2.0時(shí)，則溶液中c（Fe³⁺）=2.6×10^-3mol/L，
（4）根據(jù)題中數(shù)據(jù)，計(jì)算混合固體中Cu₂S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Cu₂S）=42.7%CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（CuS）=38.4%．

Answer 1

分析 （1）Cu₂S與KMnO₄酸性溶液反應(yīng)高錳酸鉀做氧化劑氧化Cu₂S反應(yīng)生成硫酸銅、氯酸鉀、硫酸錳和水；
（2）步驟3中加入氨水的目的為除掉鐵離子，如果未加入氨水，鐵離子也會(huì)氧化碘離子生成碘單質(zhì)；
（3）溶液的pH=2.0，則c（OH^-）=10^-12mol/L，根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）計(jì)算；
（4）設(shè)Cu₂S和CuS的物質(zhì)的最分別為x、y，根據(jù)2Cu²⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-，利用原子守恒列式求出Cu₂S和CuS的物質(zhì)的量、質(zhì)量，再求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）Cu₂S與KMnO₄酸性溶液反應(yīng)高錳酸鉀做氧化劑氧化Cu₂S反應(yīng)生成硫酸銅、氯酸鉀、硫酸錳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu₂S+2KMnO₄+4H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+2CuSO₄+4H₂O，
故答案為：Cu₂S+2KMnO₄+4H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+2CuSO₄+4H₂O；
（2）步驟3中加入氨水的目的為除掉Fe³⁺，避免Fe³⁺與I^-反應(yīng)，影響對(duì)Cu²⁺含量的測(cè)定，如果未加入氨水，鐵離子也能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，則測(cè)得的Cu²⁺的物質(zhì)的量將偏高，混合固體中CuS減小，混合固體中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏低，
故答案為：除掉Fe³⁺，避免Fe³⁺與I^-反應(yīng)，影響對(duì)Cu²⁺含量的測(cè)定；偏高；偏低；
（3）步驟3加入氨水產(chǎn)生沉淀時(shí)，溶液的pH=2.0，則c（OH^-）=10^-12mol/L，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.6×10^-39，
則溶液中c（Fe³⁺）=$\frac{2.6×1{0}^{-39}}{（1{0}^{-12}）^{3}}$=2.6×10^-3mol/L
故答案為：2.6×10^-3mol/L；
（4）設(shè)Cu₂S和CuS的物質(zhì)的最分別為x、y，
根據(jù)關(guān)系式2Cu²⁺～I(xiàn)₂～2S₂O₃^2-可知：n（Cu²⁺）=n（S₂O₃^2-）=0.050 00 mol•L^-1×14.00×10^-3 L=7.000×10^-4 mol，
則：2x+y=7.000×10^-4 mol×$\frac{250ml}{25ml}$…①，
Cu₂S和CuS被高錳酸鉀氧化為CuSO₄，Cu、S元素失去電子的物質(zhì)的量等于Mn元素得到電子的物質(zhì)的量，
則10x+8y=0.120 0mol•L^-1×0.1L×5-0.100mol•L^-1×0.016L×$\frac{250ml}{25ml}$…②，
聯(lián)立方程式①②，
解得：x=2.000×10^-3mol、y=3.000×10^-3mol，
試樣中Cu₂S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（Cu₂S）=$\frac{2.000×1{0}^{-3}mol×160g/mol}{0.7500g}$×100%=42.7%，
試樣中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（CuS）=$\frac{3.000×1{0}^{-3}mol×96g/mol}{0.7500g}$×100%=38.4%，
答：Cu₂S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.7%，CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.4%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成分析與化學(xué)綜合計(jì)算題，涉及氧化還原反應(yīng)滴定、溶度積的計(jì)算等，難度中等，注意運(yùn)用元素守恒進(jìn)行推理計(jì)算，學(xué)習(xí)中緊緊抓住元素守恒、質(zhì)量守恒、電荷守恒、極端分析等化學(xué)常用分析方法．