Question

12．天然黃銅礦主要成分為CuFeS₂，可用于冶煉銅，反應原理為8CuFeS₂+21O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂，為了測定該黃銅礦的純度，某同學設計了如下實驗：

現稱取研細的黃銅礦樣品1.84g，在空氣存在下進行煅燒，實驗后取d中溶液的1/10置于錐形瓶中，用0.05mo1/L標準碘溶液進行滴定，消耗標準碘溶液20.00mL．
（1）若CuFeS₂中Fe的化合價為+2，反應中被還原的元素是Cu、O（填元素符號）．
（2）裝置a的作用是BD．
A．有利于空氣中氧氣充分反應          B．除去空氣中的水蒸氣
C．有利于氣體混合                    D．有利于觀察空氣流速
（3）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是把裝置中的二氧化硫氣體全部吸收．
（4）用化學方程式表示滴定的原理：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI．
（5）通過計算可知，該黃銅礦的純度為50%．
（6）工業上利用黃銅礦冶煉銅產生的爐渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、AI₂O₃）可制備Fe₂O₃．選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO．
提供的試劑：①鹽酸②稀硫酸③KSCN溶液④KMnO₄溶液⑤NaOH溶液⑥碘水
所選試劑為②④（填序號）．證明爐渣中含有FeO的實驗現象為：稀硫酸浸取爐渣所得溶液使KMnO₄溶液褪色．

Answer 1

分析 （1）依據化學方程式中元素化合價變化分析，元素化合價降低的被還原；
（2）濃硫酸可以將水除去，還可以根據冒出氣泡的速率來調節空氣流速；
（3）反應產生的二氧化硫應該盡可能的被d裝置吸收；
（4）滴定的原理是碘單質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的關系式CuFeS₂～2SO₂～2I₂，再根據題中數據進行計算；
（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）反應為8CuFeS₂+21O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe₂O₃+16SO₂中，元素化合價降低的為銅元素化合價從+2價變化為0價，氧元素化合價從0價變化為-2價，元素化合價降低做氧化劑被還原，
故答案是：Cu、O；
（2）裝置a中的濃硫酸可以吸收空氣中的水蒸氣，防止水蒸氣進入反應裝置b中發生危險，同時根據冒出的氣泡的快慢來控制氣體的通入量，
故選BD；
（3）黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產物，分解完畢后仍然需要通入一段時間的空氣，可以將b、d裝置中的二氧化硫全部排出去，使結果更加精確，
故答案為：把裝置中的二氧化硫氣體全部吸收；
（4）滴定的原理是碘單質氧化二氧化硫生成硫酸和碘化氫，反應的化學方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案為：I₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
（5）根據硫原子守恒和電子守恒找出關系式：CuFeS₂～2SO₂～2I₂，消耗掉0.05mol/L標準碘溶液20.00mL時，即消耗的碘單質的量為：0.05mol/L×0.02L=0.0010mol，所以黃銅礦的質量是：0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g，所以其純度是：$\frac{0.92g}{1.84g}$×100%=50%，
故答案為：50%；
（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，故選②④，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：②④；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，題量較大，充分考查了學生分析和解決問題的能力，本題難度較大．