Question

(14分)工业上为了测定辉铜矿（主要成分是Cu₂S）中Cu₂S的质量分数，设计了如图装置。实验时按如下步骤操作：实验原理是

A.连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性。

B.称取研细的辉铜矿样品1.000g。

C. 将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中。

D.以每分钟1L的速率鼓入空气。

E.将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度,发生反应为:Cu₂S+O₂=SO₂ +2Cu。

F.移取25.00ml含SO₂的水溶液于250ml锥形瓶中，用0.0100mol/L KMnO₄标准溶液滴定至终点。按上述操作方法重复滴定2—3次。

试回答下列问题：

（1）装置①的作用是_________________；装置②的作用是____________________。

（2）假定辉铜矿中的硫全部转化为SO₂，并且全部被水吸收，则操作F中所发生反应的化学方程式为

（3）若操作F的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中Cu₂S的质量分数是_________。

滴定 次数	待测溶液的 体积/mL	标准溶液的体积
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.04	21.03
2	25.00	1.98	21.99
3	25.00	3.20	21.24

（4）本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果（不属于操作失误），你认为是__________（写一种即可）。

（5）已知在常温下FeS 的 Ksp＝ 6.25 × 10 ^－18, H₂S 饱和溶液中 c (H^＋）与 c (S^2－）之间存在如下关系： c² (H^＋) ·c（S^2－) = 1.0×10^－22 。在该温度下，将适量 FeS 投入硫化氢饱和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）为 lmol/L，应调节溶液的c（H^十）为__________________。

（6）某人设想以下图所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入SO₂的电极的电极反应式______．

Answer

（1）除去空气中的酸性气体与还原性气体；干燥空气；

（2）2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O

（3）80%；

（4）在高锰酸钾滴定前，未反应完的氧气与空气中的氧气也能将阴离子氧化，造成测定结果偏低；

（5）4×10-3mol/L

（6）SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

【解析】

试题分析：（1）该实验是通过测定产生的二氧化硫气体的量来测定Cu2S的质量分数，所以装置①的作用是：除去空气中的还原性气体与酸性气体；装置②的作用是：干燥空气。

（2）操作F是亚硫酸与酸性高锰酸钾溶液的反应，生成硫酸锰、硫酸钾、硫酸和水，化学方程式是

2KMnO4+5H2SO3=2MnSO4+K2SO4+2H2SO4+3H2O ；

（3）高锰酸钾溶液三次的用量分别为：19.99 mL、20.01 mL、18.04 mL，第三组数据与前两次的差值较大，舍去，则前两次的的平均值为：20.00mL，设25mL溶液中亚硫酸的物质的量是n，根据反应的化学方程式可列关系式：

2KMnO4～5H2SO3～5SO2～5Cu2S

2 5

0.0100mol/L×20.00mL n

解之得：n=5×10-4 mol

那么辉铜矿样品中Cu2S的质量分数是：w(Cu2S)=5×10-4 mol×160g/mol×10/1.000g×100%=80%；

（4）因为直接移取25.00ml含SO2的水溶液于250ml锥形瓶中，用高锰酸钾溶液碱性滴定，在KMnO4滴定前，未反应完的O2与空气中的O2也可将H2SO3氧化，造成测定结果偏低；

（5）因为Ksp(FeS)＝c(Fe2+)·c(S2-)＝ 6.25 × 10－18 ，当溶液中（Fe2+）为1 mol/L时，则

c(S2-)＝6.25 × 10 －18 mol/L，根据c2 (H＋) ·c（S2－) = 1.0×10－22，应调节溶液的c（H十）为：

c2(H+)＝1.0×10－22/6.25 × 10－18，c (H+)＝ 4 ×10－3mol/L ；

（6）用原电池的反应原理来生成硫酸，则二氧化硫发生氧化反应，失去电子，与水结合为硫酸根离子和氢离子，则二氧化硫发生的电极反应式是SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+。

考点：考查对实验方案的分析与评价