Question

黃鐵礦石的主要成分為FeS₂和少量FeS（假設(shè)其他雜質(zhì)中不含F(xiàn)e、S元素，且高溫下不發(fā)生化學(xué)變化），是我國(guó)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(duì)該黃鐵礦石進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．將m₁g該黃鐵礦石的樣品放入如圖裝置（夾持和加熱裝置略）的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�，高溫灼燒黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全．其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，4FeS+7O₂

高溫  .

2Fe₂O₂+4SO₂

【實(shí)驗(yàn)一】：測(cè)定硫元素的含量  
反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理：

（1）鼓入空氣的作用是

 

．
（2）反應(yīng)結(jié)束后，乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是（用化學(xué)方程式表示）

 

．H₂O₂可以看作是一種很弱的酸，寫出其電離方程式：

 

．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（列出表達(dá)式即可）．
【實(shí)驗(yàn)二】：測(cè)定鐵元素的含量

（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測(cè)得的鐵元素的含量

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（5）③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有

 

．
（6）某同學(xué)一共進(jìn)行了四次滴定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次
消耗KMnO4溶液體積/mL	25.00	25.03	20.00	24.97

根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計(jì)算該稀釋液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度為c（Fe²⁺）=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生的反應(yīng)需要氧氣，且空氣能將生成的二氧化硫完全吹出，否則會(huì)產(chǎn)生誤差；
（2）亞硫酸鈉具有還原性、雙氧水具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)；雙氧水是弱酸，部分電離生成氫離子和酸根離子；
（3）亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇，根據(jù)S原子守恒計(jì)算S元素質(zhì)量，從而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）用Fe還原鐵離子時(shí)導(dǎo)致Fe元素含量增大；
（5）根據(jù)儀器作用選取儀器；
（6）第三次消耗高錳酸鉀溶液太少，舍去，則每次消耗KMnO₄溶液平均體積=

25.00+25.03+24.97

3

mL=25.00mL，根據(jù)高錳酸根離子和亞鐵離子之間的關(guān)系式計(jì)算亞鐵離子的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）鼓入空氣的作用顯然是提供氧氣，并且將生成的SO₂完全吹出，使之完全被乙中的氫氧化鈉吸收，
故答案為：提供反應(yīng)物O₂，排出裝置中生成的SO₂使之完全被乙吸收；
（2）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，最后使SO₃^2-完全轉(zhuǎn)化成SO₄^2-，從而生成硫酸鋇沉淀，雙氧水足量時(shí)才能將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化，反應(yīng)為Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；H₂O₂是弱酸，電離方程式是H₂O₂?H⁺+HO₂^-，
故答案為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；H₂O₂?H⁺+HO₂^-；
（3）亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇，n（BaSO₄）=

m2g

223g/mol

=

m2

233

mol，根據(jù)S原子守恒得n（S）=n（BaSO₄）=

m2

233

mol，S元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

m2 233 mol×32g/mol

m1g

×100%=

32m2

233m1

×100%，
故答案為：

32m2

233m1

×100%；
（4）鐵和鐵離子反應(yīng)生成的亞鐵離子物質(zhì)的量增大，用高錳酸鉀物質(zhì)的量增大，測(cè)定結(jié)果偏大，故答案為：偏大；
（5）③中，一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中，除了燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要250mL容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶；
（6）依據(jù)實(shí)驗(yàn)流程分析，F(xiàn)e²⁺被高錳酸鉀溶液滴定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，滴定過程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積=

25.00+25.03+24.97

3

mL=25.00mL（20.00ml的數(shù)值與其他數(shù)據(jù)相差較大，舍去）；氧化還原反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
設(shè)亞鐵離子物質(zhì)的量為x，依據(jù)方程式得到：
5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5     1
x 0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）=

0.0125mol

0.025L

=0.5000mol/L，
故答案為：0.5000mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)中元素含量的測(cè)定，為高考高頻點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、推理及知識(shí)運(yùn)用能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道儀器的選取方法，注意容量瓶規(guī)格要注明，注意（6）中20.00mL這個(gè)數(shù)據(jù)要舍去，為易錯(cuò)點(diǎn)．