Question

(14分)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(含少量脉石SiO₂)，为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.150 g，在空气存在下进行煅烧，生成Cu、Fe₂O₃、FeO和SO₂气体，实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中，用0.05000 mol·L^-1标准碘溶液进行滴定，初读数为0.10 mL，末读数如右图所示。
（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂+ 21O₂ 高温8Cu + 4FeO + 2Fe₂O₃+ 16SO₂，若CuFeS₂中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是      （填元素符号）。
（2）装置a的作用是             。

A．有利于空气中氧气充分反应	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

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是                                 。
（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为         mL。用化学方程式表示滴定的原理：             。
（5）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为              。

Answer 1

（1）Cu、O （2分）； （2）BD （2分）；（3）将系统装置中SO₂全部排入d中充分吸收（2分）
（4）20.00 （2分）；I₂+ SO₂+ 2H₂O＝H₂SO₄+ 2HI（3分） （5）80.00%（3分）

试题分析：（1）若CuFeS₂中Fe的化合价为＋2，则铜元素和硫元素的化合价分别为＋2价和－2价。根据化学方程式可知，反应后铜元素化合价降低，氧元素化合价也降低，硫元素化合价升高，铁元素化合价部分升高，因此反应中被还原的元素是Cu和O。
（2）由于空气中含有水蒸气，因此浓硫酸的作用是干燥空气。另外通过观察a装置中气泡可以控制气体的流速以便于控制反应，故答案为BD。
（3）由于装置还含有未被吸收的SO₂，因此继续投入空气的目的是将系统装置中SO₂全部排入d中充分吸收。
（4）根据滴定管的液面可知，读数是20.10ml，因此实际消耗标准液的体积为20.10ml－0.10ml＝20.00ml。二氧化硫具有还原性，能被碘氧化生成 硫酸，反应的离子方程式为I₂+ SO₂+ 2H₂O＝H₂SO₄+ 2HI。
（5）消耗标准碘的物质的量＝0.05000 mol·L^-1×0.02000L＝0.001000mol，所以根据方程式可知参加反应的二氧化硫的物质的量是0.001000mol，则样品产生的二氧化硫的物质的量是0.001000mol×10＝0. 01000mol。因此根据方程式可知CuFeS₂的物质的量是0.005ml，质量是0.005ml×184g/mol＝0.92g，因此该黄铜矿的纯度为×100%＝80.00%