Question

黃鐵礦在高溫時和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫（假設礦石中的雜質不參與化學反應）．某化學學習小組對黃鐵礦樣品進行如下實驗探究：
【實驗一】測定硫元素的含量

Ⅰ．實驗裝置如圖所示（夾持和加熱裝置省略）．A中的試劑是雙氧水，將m₁g該黃鐵礦樣品放入硬質玻璃管D中．從A向B中逐滴滴加液體，使氣體發(fā)生裝置不斷地緩緩產生氣體，高溫灼燒硬質玻璃管中的黃鐵礦樣品至反應完全．
Ⅱ．反應結束后，將E瓶中的溶液進行如下處理：
【實驗二】測定鐵元素的含量
Ⅲ．測定鐵元素含量的實驗步驟如下：
①用足量稀硫酸溶解硬質玻璃管D中的固體殘渣；
②加還原劑使溶液中的Fe³⁺完全轉化為Fe²⁺后，過濾、洗滌；
③將濾液稀釋至250ml；
④每次取稀釋液25.00ml，用已知物質的量濃度為c mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO₄溶液體積的平均值為V ml．
請回答下列問題：
（1）儀器B中發(fā)生反應的化學方程式是

 

；儀器C中裝入的試劑是

 

．E瓶的作用是

 

．
（2）Ⅱ中加入H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式

 

．
（3）Ⅲ的步驟③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒外，還必須要有

 

；④中取稀釋液25.00ml需用的儀器是

 

．
（4）假設在整個實驗過程中硫元素和鐵元素沒有損失，則該黃鐵礦樣品中硫元素的質量分數(shù)為

 

．（用含m₁和m₂的代數(shù)式表示）；該黃鐵礦中鐵元素的質量分數(shù)為

 

．（用含m₁、c、V的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析：（1）B裝置為制取氧氣的裝置，根據反應物為液體和固體選擇試劑并寫出反應的化學方程式；裝置中生成的氧氣含有水蒸氣需要在通入玻璃管前除去水蒸氣；根據二氧化硫有毒能夠污染大氣分析E裝置作用；
（2 過氧化氫能夠將亞硫酸根離子氧化成硫酸根離子，據此寫出反應的化學方程式；
（3）依據配制一定體積溶液的操作步驟分析；根據稀釋液為酸性溶液選擇滴定管類型；
（4）樣品質量為m₁g，依據流程分析可知得到硫酸鋇沉淀為m₂g，依據硫元素守恒計算硫元素質量得到硫元素的質量分數(shù)；依據滴定實驗消耗的高錳酸鉀物質的量結合反應的定量關系計算亞鐵離子物質的量，依據鐵元素守恒得到樣品中含有的鐵元素質量分數(shù)．

解答：解：（1）A中為液體，B為固體，發(fā)生反應制取氧氣，可以選用雙氧水在催化劑二氧化錳作用下生成氧氣，反應的化學方程式：2H₂O₂

二氧化錳  .

2H₂O+O₂↑；
裝置中生成的氧氣含有水蒸氣需要在通入玻璃管前除去水蒸氣，選用濃硫酸進行干燥；鐵礦石和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫，E裝置是吸收二氧化硫氣防止污染環(huán)境；
故答案為：2H₂O₂

二氧化錳  .

2H₂O+O₂↑；濃硫酸；吸收反應產生的SO₂ （或將反應產生的SO₂全部轉化為SO₃^2-）；
（2）Ⅱ中加入過量H₂O₂溶液發(fā)生的反應是過氧化氫氧化亞硫酸根離子生成硫酸根離子，過氧化氫被還原為水，反應的離子方程式為：H₂O₂+SO₃^2-═SO₄^2-+H₂O，
故答案為：H₂O₂+SO₃^2-═SO₄^2-+H₂O；
（3）依據配制一定體積溶液的操作步驟為溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻等，使用的儀器為：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶，所以還需要需膠頭滴管、250ml容量瓶；高錳酸鉀溶液具有強氧化性需要盛在酸式滴定管中；稀釋液顯示酸性，取稀釋液25.00ml需用的儀器為酸式滴定管，
故答案為：膠頭滴管、250ml容量瓶；酸式滴定管；
（4）樣品質量為m₁g，依據流程分析可知得到硫酸鋇沉淀為m₂g，硫元素物質的量=硫酸鋇物質的量=

m2

233g/mol

=

m2

233

mol；依據硫元素守恒計算硫元素質量得到硫元素的質量分數(shù)=

m2 233 ×32g/mol

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%；
依據滴定實驗消耗的高錳酸鉀物質的量結合反應的定量關系計算亞鐵離子物質的量，反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
設亞鐵離子物質的量為n，25mL溶液消耗高錳酸鉀物質的量=c mol/L×Vml×10^-3L/mol=cV×10^-3mol
5Fe²⁺～MnO₄^-
5        1
n     cV×10^-3mol
n=5cV×10^-3mol
所以250mL溶液中含鐵元素物質的量：5cV×10^-2mol，
依據鐵元素守恒得到樣品中含有的鐵元素質量分數(shù)=

5cV×10-2mol×56g/mol

m1g

×100%=

2.8cV

m1

；
故答案為：

32m2

233m1

×100%；

2.8cV

m1

．

點評：本題考查測定鐵元素的含量、測定硫元素的含量、實驗操作以及有關計算，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題；試題綜合性強，側重對學生能力的培養(yǎng)和訓練，有利于培養(yǎng)學生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O計、操作能力；該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規(guī)范性和準確性及靈活運用知識解決實際問題的能力．