Question

工業(yè)上為了測定輝銅礦（主要成分是Cu₂S）中Cu₂S的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計了如圖裝置．實驗時按如下步驟操作：

A．連接全部儀器，使其成為如圖裝置，并檢查裝置的氣密性．
B．稱取研細的輝銅礦樣品1.000g．
C．將稱量好的樣品小心地放入硬質(zhì)玻璃管中．
D．以每分鐘1L的速率鼓入空氣．
E．將硬質(zhì)玻璃管中的輝銅礦樣品加熱到一定溫度，發(fā)生反應為：Cu₂S+O₂=SO₂+2Cu．
F．移取25.00mL含SO₂的水溶液于250ml錐形瓶中，用0.0100mol/L KMnO₄標準溶液滴定至終點．按上述操作方法重復滴定2-3次．
試回答下列問題：
（1）裝置①的作用是

 

；裝置②的作用是

 

．
（2）假定輝銅礦中的硫全部轉(zhuǎn)化為SO₂，并且全部被水吸收，則操作F中所發(fā)生反應的化學方程式為

 

，當產(chǎn)生

 

的現(xiàn)象時可判斷滴定已經(jīng)達到終點．
（3）若操作F的滴定結(jié)果如下表所示，則輝銅礦樣品中Cu₂S的質(zhì)量分數(shù)是

 

．

滴定 次數(shù)	待測溶液的 體積/mL	標準溶液的體積
		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）本方案設(shè)計中由一個明顯的缺陷影響了測定結(jié)果（不屬于操作失誤），你認為是

 

（寫一種既可）．
（5）已知在常溫下FeS的 Ksp=6.25×10^-18，H₂S飽和溶液中c（H⁺）與c（S^2-）之間存在如下關(guān)系：c²（H⁺）?（S^2-）=1.0×10^-22．在該溫度下，將適量FeS投入硫化氫飽和溶液中，欲使溶液中（Fe²⁺）為1mol/L，應調(diào)節(jié)溶液的c（H^十）為

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：根據(jù)實驗原理，利用裝置制得輝銅礦樣品加熱生成的二氧化硫氣體的水溶液，再根據(jù)高錳酸鉀氧化二氧化硫的水溶液，采用滴定的方法根據(jù)消耗的高錳酸鉀的量計算二氧化硫的量，再進一步轉(zhuǎn)化成Cu₂S的質(zhì)量，從而計算其質(zhì)量分數(shù)；據(jù)此分析解答；
（1）根據(jù)原理空氣中不能含有還原性和酸性氣體，所以應除去；
（2）利用二氧化硫的水溶液亞硫酸具有還原性與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳、硫酸鉀、硫酸和水，結(jié)合得失電子守恒書寫方程式；根據(jù)高錳酸鉀滴定亞硫酸溶液，當?shù)稳胱詈笠坏螛藴蔏MnO₄溶液后，溶液由無色變?yōu)榈�紫色，并在半分鐘�?nèi)不褪色即為終點；
（3）高錳酸鉀三次的次的用量分別為：19.99 mL、20.01 mL、18.04 mL，第三組數(shù)據(jù)有明顯的誤差，可以舍去不用，前兩次的平均值為：20.00mL
根據(jù)反應方程式得，2KMnO₄～5H₂SO₃～5 SO₂～5Cu₂S
                   2                     5
                  0.0100mol/L×20.00mL    X
解之得：X=5×10^-4 mol，那么輝銅礦樣品中Cu₂S的質(zhì)量分數(shù)是：w（Cu₂S）=

5×10 -4×96× 250 25

1.000

×100%=80%；
（4）因為二氧化硫溶液敞口放置，很容易被氧化而產(chǎn)生誤差；
（5）Ksp（FeS）=c（Fe²⁺）?c（S^2-）=6.25×10^-18 
當溶液中（Fe²⁺）為1 mol/L時，c（S^2-）=6.25×10^-18  mol/L，又c²（H⁺）?（S^2-）=1.0×10^-22，
則應調(diào)節(jié)溶液的c（H^十）為：c²（H⁺）=

1.0×10 -22

6.25×10 -18

=0.16×10^-4，所以c （H⁺）=4×10^-3mol/L．

解答： 解：根據(jù)實驗原理，利用裝置制得輝銅礦樣品加熱生成的二氧化硫氣體的水溶液，再根據(jù)高錳酸鉀氧化二氧化硫的水溶液，采用滴定的方法根據(jù)消耗的高錳酸鉀的量計算二氧化硫的量，再進一步轉(zhuǎn)化成Cu₂S的質(zhì)量，從而計算其質(zhì)量分數(shù)；
（1）根據(jù)以上分析空氣中不能含有還原性和酸性氣體，所以應除去，則裝置①的作用是：除去空氣中的還原性氣體與酸性氣體；裝置②的作用是：干燥空氣；
故答案為：除去空氣中的還原性氣體與酸性氣體；干燥空氣；
（2）利用二氧化硫的水溶液亞硫酸具有還原性與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳、硫酸鉀、硫酸和水，則方程式為2KMnO₄+5H₂SO₃=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄+3H₂O；根據(jù)高錳酸鉀滴定亞硫酸溶液，當?shù)稳胱詈笠坏螛藴蔏MnO₄溶液后，溶液由無色變?yōu)榈�紫色，并在半分鐘�?nèi)不褪色即為終點；
故答案為：2KMnO₄+5H₂SO₃=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄+3H₂O；滴入最后一滴標準KMnO₄溶液后，溶液由無色變?yōu)榈�紫色，并在半分鐘�?nèi)不褪色；
（3）高錳酸鉀三次的次的用量分別為：19.99 mL、20.01 mL、18.04 mL，第三組數(shù)據(jù)有明顯的誤差，可以舍去不用，前兩次的平均值為：20.00mL
根據(jù)反應方程式得，2KMnO₄～5H₂SO₃～5 SO₂～5Cu₂S
                   2                     5
                  0.0100mol/L×20.00mL    X
解之得：X=5×10^-4 mol，那么輝銅礦樣品中Cu₂S的質(zhì)量分數(shù)是：w（Cu₂S）=

5×10 -4×96× 250 25

1.000

×100%=80%；故答案為：80%；
（4）因為二氧化硫溶液敞口放置，很容易被氧化而產(chǎn)生誤差；故答案為：在KMnO₄滴定前，未反應完的O₂與空氣中的O₂也可將H₂SO₃氧化，造成測定結(jié)果偏低；  
（5）Ksp（FeS）=c（Fe²⁺）?c（S^2-）=6.25×10 ^-18 
當溶液中（Fe²⁺）為1 mol/L時，c（S^2-）=6.25×10 ^-18  mol/L，又c²（H⁺）?（S^2-）=1.0×10^-22，
則應調(diào)節(jié)溶液的c（H^十）為：c²（H⁺）=

1.0×10 -22

6.25×10 -18

=0.16×10^-4，所以c （H⁺）=4×10^-3mol/L；
故答案為：4×10^-3mol/L．

點評：本題考查了輝銅礦（主要成分是Cu₂S）中Cu₂S的質(zhì)量分數(shù)的測定，涉及的知識點比較多，可以根據(jù)信息及所學知識，合理分析得出正確結(jié)論，本題難度中等．