Question

【題目】黃鐵礦(主要成分為FeS2，雜質(zhì)高溫下不反應(yīng)。)是我國(guó)硫酸廠制取硫酸的主要原料。

某興趣小組欲測(cè)定某黃鐵礦中FeS2含量，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn) (假設(shè)每步反應(yīng)均完全)。

【查閱資料】 ①4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 ②Na2SO3+H2O2 ＝Na2SO4+H2 ③BaSO4為一種不溶于水、不溶于鹽酸的沉淀。

【實(shí)驗(yàn)探究】

Ⅰ．稱(chēng)取4.80 g黃鐵礦樣品放入下圖所示裝置(夾持和加熱裝置省略)的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全。

Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將B瓶中的溶液按上圖流程進(jìn)行處理。

【問(wèn)題討論】

（1）Ⅰ中B瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是______和______；

（2）Ⅰ中通入的空氣中作用是______和______；

（3）Ⅱ中加入鹽酸溶液的目的是______；

（4）Ⅱ中檢驗(yàn)濾渣洗滌是否干凈的方法是______。

【含量測(cè)定】

（5）另取4.80g黃鐵礦樣品在空氣中加熱，測(cè)出樣品的固體殘留率（×100%）隨溫度的變化如下圖所示，計(jì)算該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。(請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)

Answer 1

【答案】 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O； 提供反應(yīng)所需的氧氣 將生成的二氧化硫氣體排入裝置B中 除去產(chǎn)生的BaCO3沉淀； 取最后一次洗滌液1～2mL于試管中，向其中滴加硝酸銀（或稀硫酸、碳酸鈉）溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈。 75%

【解析】（1）根據(jù)空氣中的二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水及FeS2與氧氣反應(yīng)生成的二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水解答；（2）根據(jù)空氣能提供與硫化亞鐵反應(yīng)所需的氧氣和將生成的二氧化硫氣體排入裝置B中解答；（3）根據(jù)鹽酸能將反應(yīng)生成的碳酸鋇除去解答；（4）根據(jù)過(guò)濾出來(lái)的硫酸鋇沉淀是濕潤(rùn)的分析解答；（5）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算解答。（1）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；二氧化硫與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；（2）Ⅰ中通入的空氣中作用是提供反應(yīng)所需的氧氣和將生成的二氧化硫氣體排入裝置B中；（3）B瓶中主要的溶質(zhì)是碳酸鈉和亞硫酸鈉，向B瓶中加入過(guò)氧化氫溶液，亞硫酸鈉與過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)生成硫酸鈉，再加入過(guò)量氯化鋇溶液，氯化鋇溶液與碳酸鈉、硫酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇和硫酸鋇沉淀，然后加入鹽酸，鹽酸能與碳酸鋇反應(yīng)生成氯化鋇。故Ⅱ中加入鹽酸溶液的目的是除去產(chǎn)生的BaCO3沉淀；（4）過(guò)濾出來(lái)的硫酸鋇沉淀是濕潤(rùn)的，可能帶有過(guò)量的氯化鋇溶液，故Ⅱ中檢驗(yàn)濾渣洗滌是否干凈的方法是取最后一次洗滌液1～2mL于試管中，向其中滴加硝酸銀（或稀硫酸、碳酸鈉）溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；（5）設(shè)4.80g黃鐵礦樣品中雜質(zhì)質(zhì)量為x。

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

4×120 2×160

4.8-x 4.8×75％-x

x=1.2g

該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100％=75％

答：該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％。