Question

某铜合金中Cu的质量分数为80%～90%，还含有Fe等。通常用间接碘量法测定其中Cu的含量，步骤如下：

Ⅰ．称取a g样品，加入稀H₂SO₄和H₂O₂溶液使其溶解，煮沸除去过量的H₂O₂，冷却后过滤，滤液定容于250 mL容量瓶中；

Ⅱ．取50.00 mL滤液于锥形瓶中，加入NH₄F溶液，控制溶液pH为3～4，充分反应后，加入过量KI溶液，生成白色沉淀，溶液呈棕黄色；

Ⅲ．向Ⅱ的锥形瓶中加入c mol·L⁻¹ Na₂S₂O₃溶液滴定，至锥形瓶中溶液为浅黄色时，加入少量淀粉溶液，继续滴至浅蓝色，再加入KSCN溶液，剧烈振荡后滴至终点；

Ⅳ．平行测定三次，消耗Na₂S₂O₃溶液的体积平均为v mL，计算铜的质量分数。

已知：ⅰ．F⁻与Fe³⁺生成稳定的FeF₆³⁻（无色）。

ⅱ．I₂在水中溶解度小，易挥发。

ⅲ．I₂+I⁻ ⇌ I₃⁻（棕黄色）。    

ⅳ．I₂+2Na₂S₂O₃== 2NaI+Na₂S₄O₆（无色）。               

(1)Ⅰ中Cu溶解的离子方程式是__________________________。

(2)Ⅱ中Cu²⁺和I⁻反应生成CuI白色沉淀和I₂。

①加入NH₄F溶液的目的是__________________________。

②Cu²⁺和I⁻反应的离子方程式是_________________________。

③加入过量KI溶液的作用是________________________________。

(3)室温时，CuSCN的溶解度比CuI小。CuI沉淀表面易吸附I₂和I₃⁻，使测定结果不准确。Ⅲ中，在滴定至终点前加入KSCN溶液的原因是_。

(4)样品中Cu的质量分数为______(列出表达式)。

Answer

Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O 将溶液中的Fe3+转化为FeF63−，防止其氧化I− 2Cu2++4I−=2CuI↓+I2 将Cu2+充分还原为CuI；I−与I2结合生成I3−，减少I2的挥发 将CuI沉淀转化为溶解度更小的CuSCN沉淀，释放出吸附的I2和I3−，提高测定结果的准确程度 (63.5×5×cv×10−3×)×100%

【解析】

(1)Ⅰ中Cu在酸性条件下被双氧水氧化生成铜离子和水；

(2)①由于样品中含有少量铁单质，在酸性条件下被溶解为铁离子，铁离子具有氧化性也可与I−反应，影响Cu含量测定的准确性；

②根据题意，Cu2+和I−反应CuI白色沉淀和I2；

③加入过量KI溶液可确保将Cu2+充分还原为CuI，提高Cu含量测定的准确性；

(3)室温时，CuSCN的溶解度比CuI小，加入KSCN溶液可使沉淀发生转化，释放沉淀表面易吸附I2和I3−；

(4)根据2Cu2++4I−=2CuI↓+I2、I2+2Na2S2O3= 2NaI+Na2S4O6可得：2Cu2+~ I2~ Na2S2O3，根据滴定消耗Na2S2O3计算Cu2+的物质的量，再计算样品中Cu的质量分数。

(1)Ⅰ中Cu在酸性条件下被双氧水氧化生成铜离子和水，离子反应方程式为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

(2)①由于样品中含有少量铁单质，在酸性条件下被溶解为铁离子，铁离子具有氧化性也可与I−反应，导致消耗I−的含量最大，使Cu含量测定不准确，根据题意，F−与Fe3+生成稳定的FeF63−(无色)，加入NH4F溶液的目的是将溶液中的Fe3+转化为FeF63−，防止其氧化I−，确保Cu含量测定的准确性；

②根据题意，Cu2+和I−反应CuI白色沉淀和I2，离子方程式为：2Cu2++4I−=2CuI↓+I2；

③加入过量KI溶液可确保将Cu2+充分还原为CuI，同时过量的KI溶液可发生I2+I− ⇌ I3−，I−与I2结合生成I3−，减少I2的挥发，提高Cu含量测定的准确性；

(3)因室温时，CuSCN的溶解度比CuI小，加入KSCN溶液，将CuI沉淀转化为溶解度更小的CuSCN沉淀，转化过程中释放出吸附的I2和I3−，I2充分被滴定，提高测定结果的准确程度；

(4)根据2Cu2++4I−=2CuI↓+I2、I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可得：2Cu2+~ I2~ Na2S2O3，滴定50.00mL滤液过程中消耗n(Na2S2O3)=cmol·L−1×v×10-3L=cv×10-3mol，则n(Cu)= n(Cu2+)= 2n(Na2S2O3)=2cv×10-3mol，则样品中Cu的质量分数为==(63.5×5×cv×10−3×)×100%。