Question

(12分)铜的硫化物可用于冶炼金属铜。为测定某试样中Cu₂S、CuS的质量分数，进行如下实验：

步骤1：在0.750 0 g试样中加入100.00 mL 0.120 0 mol·L^－1 KMnO₄的酸性溶液，加热，硫元素全部转化为SO₄^2－，铜元素全部转化为Cu^2＋，滤去不溶性杂质。

步骤2：收集步骤1所得滤液至250 mL容量瓶中，定容。取25.00 mL溶液，用0.100 0 mol·L^－1FeSO₄溶液滴定至终点，消耗16.00 mL。

步骤3：在步骤2滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，然后加入适量NH₄HF₂溶液(使Fe、Mn元素不参与后续反应)，加入约1 g KI固体(过量)，轻摇使之溶解并发生反应：2Cu^2＋＋4I^－===2CuI↓＋I₂。用0.050 00 mol·L^－1 Na₂S₂O₃溶液滴定至终点(离子方程式为2S₂O₃^2-＋I₂===2I^－＋S₄O)，消耗14.00 mL。

已知：酸性条件下，MnO₄^－的还原产物为Mn^2＋。

（1）若步骤3加入氨水产生沉淀时，溶液的pH＝2.0，则溶液中c(Fe^3＋)＝________。

(已知室温下K_sp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39)

（2）步骤3若未除去Fe^3＋，则测得的Cu^2＋的物质的量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

（3）计算试样中Cu₂S和CuS的质量分数(写出计算过程)。

Answer

18．(12分） （1）2.6×10－3 mol·L－1(2分）

（2）偏高(2分)

（3）w(Cu2S)＝42.7%(4分） w(CuS)＝38.4%(4分)(无计算过程不给分)

【解析】

试题分析：

（1）步骤3加入氨水产生沉淀时，溶液的pH＝2.0，C(OH-)=10-12mol/L，Ksp[Fe(OH)3]＝C(Fe3+)×C(OH-)3=2.6×10－39 则溶液中c(Fe3＋)＝2.6×10－3 mol·L－1

（2）Fe3+也能氧化I－，步骤3若未除去Fe3＋，这样生成的I2多，消耗的Na2S2O3溶液偏多，测得的Cu2＋的物质的量将偏高。

（3）设Cu2S和CuS的物质的最分别为x、y；

2Cu2＋～I2～2S2O32-

n(Cu2＋)＝n(S2O32-)＝0.050 00 mol·L－1×14.00×10－3 L＝7.000×10－4 mol(2分)

x＝2.000×10－3 mol(2分)

y＝3.000×10－3 mol(2分)

考点：化学计算 涉及溶度积的计算、误差分析、滴定实验的数据处理等。