Question

（2011?棗莊模擬）黃鐵礦是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學(xué)興趣小組對某黃鐵礦石（主要成分為FeS₂）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
[實(shí)驗(yàn)一]測定黃鐵礦中硫元素的含量
Ⅰ．將m₁ g該黃鐵礦樣品放入如下圖所示裝置（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�，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，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理：

問題討論：
（1）Ⅰ中，石英管中發(fā)生的反應(yīng)方程式為

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

．
（2）Ⅱ中，為判斷所加BaCl₂是否過量，有同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，其中合理的是

C

A．取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量．
B．取少量上層清液，繼續(xù)滴加稀H₂SO₄，若沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量．
C．待濁液澄清后，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量．
D．待濁液澄清后，繼續(xù)滴加稀H₂SO₄，若沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量．
（3）該黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

32m2

233m1

×100%

．
[實(shí)驗(yàn)二]測定黃鐵礦中鐵元素的含量
①用足量稀硫酸溶解石英管中的固體殘?jiān)��?BR>②加還原劑使溶液中的Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+后，過濾、洗滌；
③將濾液稀釋至250mL；
④取稀釋液25.00mL，用濃度為0.10mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，實(shí)驗(yàn)平均消耗KMnO₄溶液體積為V mL．
問題討論：
（4）④中，需要用到的主要儀器有

鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶

；
（5）②中，若選用鐵粉作還原劑．你認(rèn)為合理嗎？

不合理

，理由是

用鐵作還原劑會(huì)增加鐵元素的量

．
（6）黃鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

28V

m1

%

．

Answer 1

分析：實(shí)驗(yàn)一：（1）Ⅰ中，石英管中二硫化亞鐵與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫；
（2）加入BaCl₂溶液是將亞硫酸根轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，待濁液澄清后，取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子，若無沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量；
（3）m₂g是硫酸鋇的質(zhì)量，計(jì)算硫酸鋇的物質(zhì)的量，根據(jù)硫元素守恒計(jì)算黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
實(shí)驗(yàn)二：（4）步驟④是滴定，需要用到的主要儀器有：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶；
（5）該方案通過滴定生成生成的Fe²⁺，確定硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用鐵作還原劑會(huì)增加鐵元素的量；
（6）硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量對亞鐵離子的質(zhì)量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可得關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-，據(jù)此計(jì)算硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：實(shí)驗(yàn)一：（1）Ⅰ中，石英管中二硫化亞鐵與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，反應(yīng)方程式為4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）加入BaCl₂溶液是將亞硫酸根轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，判斷所加BaCl₂是否過量方法是：待濁液澄清后，取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產(chǎn)生則說明BaCl₂已過量，
故選C；
（3）m₂g是硫酸鋇的質(zhì)量，硫酸鋇的物質(zhì)的量為

m2g

233g/mol

=

m2

233

mol，根據(jù)硫元素守恒可知黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量為

m2

233

mol×32g/mol=

32m2

233

g，所以硫鐵礦中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

32m2 233 g

m1g

×100%=

32m2

233m1

×100%，故答案為：

32m2

233m1

×100%；
實(shí)驗(yàn)二：（4）步驟④是滴定，需要用到的主要儀器有：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶，
故答案為：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶；
（5）該方案通過滴定生成生成的Fe²⁺，確定硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用鐵作還原劑會(huì)增加鐵元素的量，導(dǎo)致測定的硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故不能用鐵作還原劑，
故答案為：不合理；用鐵作還原劑會(huì)增加鐵元素的量；
（6）令m₁g硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量為a，硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量對亞鐵離子的質(zhì)量，則：
5Fe²⁺～MnO₄^-
280g    1mol
a     0.001VL×0.1mol/L×

250mL

25mL

=0.001Vmol
所以a=

0.001Vmol

1mol

×280g/mol=0.28Vg
所以硫鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.28Vg

m1

×100%=

28V

m1

%，故答案為：

28V

m1

%．

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、對操作的評價(jià)、氧化還原滴定、化學(xué)計(jì)算等，綜合性較大，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與綜合運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．