Question

黃鐵礦石的主要成分為FeS₂（含少量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下圖裝置（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，得到紅棕色固體和一種刺激性氣味的氣體．

【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）甲裝置的作用是

 

；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）．
（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(wú)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：

試驗(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)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）為防止二氧化碳的干擾，應(yīng)將空氣中的二氧化碳用堿液除掉；鼓入空氣提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收
（2）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，最后使完全轉(zhuǎn)化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀；雙氧水足量將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化；
（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；
（5）根據(jù)一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中各儀器的作用選取儀器；
（6）依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和滴定實(shí)驗(yàn)消耗的高錳酸鉀溶液體積的平均數(shù)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)離子方程式計(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，計(jì)算25mL溶液中亞鐵離子的濃度．

解答： 解：（1）空氣中含有二氧化碳，能和乙中的氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇導(dǎo)致沉淀量增大，從而導(dǎo)致干擾硫元素的測(cè)定，所以要把空氣中二氧化碳除去，用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液除去即可，所以甲中盛放的是氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；鼓入空氣提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收；
故答案為：除去空氣中的CO₂，使乙裝置中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的SO₂；提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收；
（2）為使亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，加入的雙氧水要足量，發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
故答案為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
（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，設(shè)硫的質(zhì)量為x，
S-----BaSO₄
32g    233g
x      m₂g
x=

32m2

233

g
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

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）④中取稀釋液25.00ml，溶液是酸性溶液，體積數(shù)據(jù)要求到小數(shù)點(diǎn)后兩位，需用的儀器是酸式滴定管，Ⅲ的步驟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，容量瓶裝置圖為：，
故答案為：250mL容量瓶；
（6）滴定過(guò)程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積=

25ml+25.03ml+24.97ml

3

=25mL，
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，則
5Fe²⁺+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)：本題考查了探究物質(zhì)的含量實(shí)驗(yàn)，滴定實(shí)驗(yàn)的方法和計(jì)算，溶液配制方法和儀器的使用方法，根據(jù)元素化合物的性質(zhì)來(lái)分析解答即可，難度中等，注意為防止空氣中二氧化碳的干擾．