Question

3．下面是模擬工業上隔絕空氣條件下灼燒銅礦樣品（主要成分為Cu₂S和Cu₂O的混合物）冶煉銅的實驗裝置圖：
（1）寫出硬質玻璃管中發生反應的化學方程式Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑
（2）儀器a的名稱為酒精噴燈，倒置漏斗的作用為防止倒吸；
（3）若X為氯化鋇溶液，則實驗未見白色沉淀生成，再向該燒杯中加入足量ac（填字母），就能看到產生白色沉淀．
a．氨水  b．稀鹽酸   c．硝酸鉀溶液   d．硫化鈉溶液
（4）為了測定礦石樣品中Cu₂S的質量分數，反應開始前稱取研細的銅礦樣品25.00g，假定銅礦中的硫全部轉化為SO₂，其他雜質不參與反應，反應后鼓入一定氦氣使裝置中SO₂全部被水吸收，并配成250mL溶液．
移取25.00mL含SO₂的水溶液于250mL錐形瓶中，用0.10mol/LKMnO₄標準溶液滴定至終點，按上述操作重復滴定2次，平均消耗標準溶液19.95mL．
則滴定過程中發生反應的化學方程式為5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，當無色變為紫紅色時判斷滴定已經達到終點，銅礦樣品中Cu₂S的質量分數是31.92%
（5）本方案設計中有一個明顯的缺陷影響了測定結果（不屬于操作失誤）你認為是配制SO₂的水溶液沒有考慮空氣中的O₂對SO₂的影響，發生反應：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）由題目信息及問題（4）可知Cu₂S、Cu₂O在加熱條件下得到Cu，反應還得到SO₂；
（2）儀器a為酒精噴燈；二氧化硫會污染環境，需要進行吸收，防止裝置內壓強降低而發生倒吸；
（3）加入堿性溶液，吸收二氧化硫得到亞硫酸鹽；或加熱強氧化性物質，將亞硫酸氧化為硫酸；
（4）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，發生反應：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，滴入的最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，二氧化硫反應完畢時，滴定到達終點，根據方程式計算250mL溶液中n（SO₂），進而計算25mL溶液中二氧化硫的物質的量，根據硫元素守恒計算n（Cu₂S），再根據m=nM計算m（Cu₂S），進而計算礦石中Cu₂S的質量分數；
（5）配制SO₂的水溶液沒有考慮空氣中的O₂對SO₂的影響．

解答 解：（1）由題目信息及問題（4）可知Cu₂S、Cu₂O在加熱條件下得到Cu，反應還得到SO₂，反應方程式為：Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑，
故答案為：Cu₂S+2Cu₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$6Cu+SO₂↑；
（2）儀器a為酒精噴燈；二氧化硫會污染環境，需要進行吸收，使用倒置漏斗防止裝置內壓強降低而發生倒吸，
故答案為：酒精噴燈；防止倒吸；
（3）a．氨水與二氧化硫反應生成亞硫酸銨，亞硫酸銨與氯化鋇反應得到亞硫酸鋇沉淀，故a符合；
b．酸性條件下，亞硫酸鋇不能沉淀，故b錯誤；
c．加入硝酸鉀溶液，酸性條件下，可以將亞硫酸氧化為硫酸，反應得到硫酸鋇沉淀，故b符合；
d．硫化鈉溶液，酸性條件下可以得到硫淡黃色沉淀，故d不符合，
故選：ac；
（4）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，發生反應：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄，滴入的最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，二氧化硫反應完畢時，此時無色變為紫紅色，滴定到達終點；
25mL溶液中n（SO₂）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L，則250mL溶液中n（SO₂）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$，
由S元素守恒可知，n（Cu₂S）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$，故m（Cu₂S）=（$\frac{5}{2}$×19.95×10^-3L×0.1mol/L）×$\frac{250mL}{25mL}$×160g/mol=7.98g，
銅礦樣品中Cu₂S的質量分數是$\frac{7.98g}{25.00g}$×100%=31.92%，
故答案為：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄；無色變為紫紅色；31.92%；
（5）配制SO₂的水溶液，空氣中氧氣與二氧化硫發生反應：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄，會導致測定的二氧化硫的量偏小，最終導致沉淀Cu₂S的含量偏低，
故答案為：配制SO₂的水溶液沒有考慮空氣中的O₂對SO₂的影響，發生反應：2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．

點評 本題考查實驗方案評價、物質含量的測定等，明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．