Question

【題目】某化學(xué)興趣小組對(duì)某黃鐵礦石(主要成分為FeS2)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)一：測(cè)定硫元素的含量

I.將m1 g該黃鐵礦樣品放入如圖所示裝置(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�，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全，得到紅棕色固體和一種刺激性氣味的氣體。

Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理：

問(wèn)題與討論：

(1)石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(2)I中，干燥管甲內(nèi)所盛試劑是________，石英管中的玻璃纖維的作用為__________。

(3)該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定鐵元素的含量

問(wèn)題與討論：

(4)步驟②中，若選用鐵粉作還原劑，會(huì)使測(cè)量結(jié)果________(填“不影響”、“偏高”或“偏低”)。

(5)步驟③中，需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、_______、________。

(6)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是___。

(7)用c mol/LKMnO4溶液滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗KMnO4溶液V mL，則黃鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。

Answer 1

【答案】4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 堿石灰(或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體) 防止氣流把固體吹到導(dǎo)管內(nèi)堵塞導(dǎo)管 ×100% 偏高 250 mL容量瓶 膠頭滴管 溶液變成粉紅色且半分鐘內(nèi)不變色 ×100%

【解析】

(1)石英管中發(fā)生反應(yīng)是高溫下FeS2被氧氣氧化成SO2和Fe2O3；

(2)甲中使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，所以選用堿石灰；玻璃纖維可防止固體進(jìn)入導(dǎo)氣管；

(3)根據(jù)硫原子守恒計(jì)算硫鐵礦中硫的質(zhì)量，從而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(4)鐵和鐵離子反應(yīng)生成的亞鐵離子物質(zhì)的量增大；若將稀釋液久置，溶液中的亞鐵離子部分被氧化成鐵離子；

(5)根據(jù)一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中需使用的儀器完成；

(6)酸性高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子生成鐵離子。

(1)高溫下，FeS2被氧氣氧化成SO2和Fe2O3，根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得配平后的化學(xué)方程式為：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；

(2)由于甲裝置需要使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，可以選用堿石灰(或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體)，石英管右端的玻璃纖維的作用為防止氣流把固體吹到導(dǎo)管內(nèi)堵塞導(dǎo)管；

(3)最終所得沉淀是硫酸鋇，根據(jù)硫原子守恒得硫的質(zhì)量，n(BaSO4)== mol，則其中含有的S元素的質(zhì)量為m(S)=n·M= mol×32 g/mol= g，所以該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%；

(4)鐵和鐵離子會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe3+=3Fe2+，反應(yīng)生成的Fe2+，使溶液中Fe2+物質(zhì)的量增大，使反應(yīng)消耗高錳酸鉀物質(zhì)的量增大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高；

(5)在配制一定體積一定物質(zhì)的量濃度溶液中，使用的儀器除了燒杯、玻璃棒外，還需要250mL容量瓶、膠頭滴管；

(6)用KMnO4酸性溶液滴定Fe2+，當(dāng)Fe2+恰好完全被氧化為Fe3+，再滴入KMnO4酸性溶液，溶液就會(huì)變成粉紅色且半分鐘內(nèi)不變色，說(shuō)明達(dá)到滴定終點(diǎn)；

(7)25.00 mL溶液反應(yīng)消耗KMnO4溶液的物質(zhì)的量n(KMnO4)=c mol/L×V ×10-3 L=cV×10-3 mol，根據(jù)電子守恒可知溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為n(Fe2+)=5n(KMnO4)=5cV×10-3 mol，其質(zhì)量m(Fe) =n(Fe2+)M=5cV×10-3 mol×56 g/mol，所以原溶液中含有Fe元素的質(zhì)量m(Fe)=5cV×10-3 mol×56 g/mol=×100%= ×100%。