Question

【題目】銅的硫化物可用于冶煉金屬銅。為測定某試樣中Cu2S、CuS的質量分數，進

行如下實驗：

步驟1：在0.7500g試樣中加入100．00mL0.1200mol/L KMnO4的酸性溶液，加熱，硫元素全部轉化為SO42－，銅元素全部轉化為Cu2＋，濾去不溶性雜質。

步驟2：收集步驟1所得濾液至250mL容量瓶中，定容。取25.00mL溶液，用0.1000mol/L FeSO4溶液滴定至終點，消耗16.00mL。

步驟3：在步驟2滴定所得溶液中滴加氨水至出現沉淀，然后加入適量NH4HF2溶液(使Fe、Mn元素不參與后續反應)，加入約1gKI固體(過量)，輕搖使之溶解并發生反應：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2。用0.05000mol/L Na2S2O3溶液滴定至終點(離子方程式為2S2O32-＋I22I－＋S4O62－)，消耗14.00mL。

(1)寫出Cu２S與KMnO4酸性溶液反應的化學方程式________________

(2)步驟3中加入氨水的目的為__________________；如果未加入氨水，則測得的Cu2+的物質的量將__________（填“偏高”“偏低”或“不變”），混合固體中CuS的質量分數將__________（填“偏高”“偏低”或“不變”）

(3)當加入氨水使得溶液pH=2.0時，則溶液中c（Fe3+）=____________，

(4)根據題中數據，計算混合固體中Cu2S的質量分數w(Cu2S)=______CuS的質量分數w(CuS)=_______

Answer 1

【答案】 Cu2S+2KMnO4+4H2SO4=K2SO4+2MnSO4+2CuSO4+4H2O 除掉Fe3+，避免Fe3+與I-反應，影響對Cu2+含量的測定 偏高 偏低 6×10-3mol/L w(Cu2S)=42．7% w(CuS)=38．4%

【解析】步驟1： Cu2S、CuS氧化成SO42―，MnO4―還原成Mn2＋ ， 步驟2：多余的MnO4―與Fe2＋ 反應，步驟3：NH3·H2O除去Fe3+，加入適量NH4HF2溶液(使Fe、Mn元素不參與后續反應)，加入約1gKI固體(過量)，2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2， Na2S2O3溶液滴定發生2S2O32-＋I22I－＋S4O62－，從而測到Cu2＋ 。

(1)Cu和S元素的化合價都升高，被氧化，則Cu2S為還原劑，寫出Cu２S與KMnO4酸性溶液反應的化學方程式Cu2S+2KMnO4+4H2SO4=K2SO4+2MnSO4+2CuSO4+4H2O ；(2)步驟2中Fe2＋ 被 氧化成Fe3＋ ，步驟3中加入氨水的目的為除掉Fe3+，避免Fe3+與I-反應，影響對Cu2+含量的測定；如果未加入氨水，Fe3＋氧化的I2也被當成Cu2＋ 氧化的I2，從而使Cu2＋ 的含量偏高；Cu2＋ 越高，說明Cu2S含量越高，混合固體中CuS的質量分數偏低；

(3)當加入氨水使得溶液pH=2.0時，則c(OH―)=10-12mol/L,Ksp[Fe(OH)3 ]=c3(OH―)c(Fe3＋ )，則c(Fe3＋ )=2.6×10-39/(10-12)3=2.6×10-3mol/L ；

(4)設Cu2S、CuS的物質的量分別是x、y，由關系式2Cu2＋ ~I2~2S2O32―得n(Cu2＋ )=n(S2O32―)=0.05000mol/l×14.00×10―3L=7.000×10―4mol,2x+y=7.000×10―4mol×250mL/25mL①；Cu2S、CuS被KMnO4氧化為CuSO4，Cu、S元素失去電子的物質的量等于Mn元素得到電子的物質的量，10x+8y=0.1200mol/L×0.1L-0.1000mol/L×0.016L×250mL/25mL②，聯立方程式①②，解得x=2.000×10―3mol，y=3.000×10―3mol，