Question

19．以下是分析硫鐵礦中FeS₂含量的三種方法，各方法的操作流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）判斷溶液中SO₄^2-離子已沉淀完全的方法是取上層清液滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-沉淀完全．
（2）某同學(xué)采用方法Ⅱ分析礦石中的Fe含量，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果總是偏高，則產(chǎn)生誤差的可能原因是①Fe（OH）₃沉淀表面積大，易吸附雜質(zhì)；②過濾洗滌時(shí)未充分將吸附的雜質(zhì)洗去；③Fe（OH）₃灼燒不充分，未完全轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃．
（3）某同學(xué)用方法Ⅲ測定試樣中Fe元素的含量，準(zhǔn)確稱取1.60g，的礦石試樣，試樣經(jīng)溶解、預(yù)處理后，（A）配制成100.00mL試樣溶液；（B）用滴定管量取25.00mL待測溶液，用酸性0.1mol/LKMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測試樣；（C）讀取并計(jì)算滴定管中消耗的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，計(jì)算試樣中的Fe元素含量．
發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（4）若礦石中含有FeS與FeS₂，實(shí)驗(yàn)稱取礦石試樣1.60g，按方法Ⅰ分析，稱得BaSO₄的質(zhì)量為4.66g，按方法Ⅲ分析消耗的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液體積7.50mL，假設(shè)石中的硫元素全部來自于FeS和FeS₂，則該礦石中FeS₂和FeS比值為2：1．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 方法Ⅰ：FeS₂氧化得到硫酸根離子，加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后用天平稱得硫酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)S元素守恒可計(jì)算硫鐵礦中FeS₂含量，
方法Ⅱ：FeS₂酸性氧化得到鐵離子，加入氫氧化鈉溶液生成氫氧化鐵，經(jīng)過濾、洗滌后在坩堝中加熱分解生成氧化鐵，用天平稱量氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)鐵元素守恒硫鐵礦中FeS₂含量，
方法Ⅲ：還原鐵離子為亞鐵離子配制成100.00mL試樣溶液，用滴定管量取25.00mL待測溶液，用酸性0.1mol/LKMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測試樣，讀取并計(jì)算滴定管中消耗的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，計(jì)算試樣中的Fe元素含量，依據(jù)鐵元素和硫元素守恒計(jì)算含量，
（1）判斷溶液中SO₄^2-離子是否沉淀完全，可取上層清液滴加BaCl₂溶液，觀察有無沉淀生成；
（2）用方法Ⅱ分析礦石中的Fe含量，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果總是偏高，說明最后稱量的固體的質(zhì)量偏大，根據(jù)固體的性質(zhì)進(jìn)行分析；稱量的固體質(zhì)量高，導(dǎo)致結(jié)果偏高，故可能的原因有：①Fe（OH）₃沉淀表面積大，易吸附雜質(zhì) ②過濾洗滌時(shí)未充分將吸附的雜質(zhì)洗去 ③Fe（OH）₃灼燒不充分，未完全轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃；
（3）高錳酸鉀溶液在酸性溶液中氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（4）1.60g礦石中含有n（S）=n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算，
含有n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）×4=5×0.1mol/L×0.0075L×4=0.015mol
則有：鐵元素守恒n（FeS）+n（FeS₂）=0.015mol
硫元素守恒：n（FeS）+2n（FeS₂）=0.02mol
計(jì)算得到二者物質(zhì)的量之比；

解答 解：（1）判斷溶液中SO₄^2-離子是否沉淀完全，可取上層清液滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-沉淀完全，
故答案為：取上層清液滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成，說明SO₄^2-沉淀完全；
（2）用方法Ⅱ分析礦石中的Fe含量，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果總是偏高，說明最后稱量的固體的質(zhì)量偏大，如洗滌不充分、灼燒不充分都會(huì)引起固體質(zhì)量偏大，原因可能有Fe（OH）₃沉淀表面積大，易吸附雜質(zhì)；過濾洗滌時(shí)未充分將吸附的雜質(zhì)洗去；或Fe（OH）₃灼燒不充分，未完全轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃；
故答案為：①Fe（OH）₃沉淀表面積大，易吸附雜質(zhì)；②過濾洗滌時(shí)未充分將吸附的雜質(zhì)洗去；③Fe（OH）₃灼燒不充分，未完全轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃；
（3）滴定過程中是高錳酸鉀溶液在酸性溶液中氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（4）1.60g礦石中含有n（S）=n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算，
含有n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）×4=5×0.1mol/L×0.0075L×4=0.015mol
則有：鐵元素守恒n（FeS）+n（FeS₂）=0.015mol
硫元素守恒：n（FeS）+2n（FeS₂）=0.02mol
n（FeS）=0.01mol，n（FeS₂）=0.005mol，
則該礦石中FeS₂和FeS比值為，n（FeS）：n（FeS₂）=0.01：0.005=2：1，
故答案為：2：1．

點(diǎn)評 本題考查定量實(shí)驗(yàn)的基本操作、誤差分析及計(jì)算等有關(guān)問題，注意基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)基本操作的熟練掌握，題目難度中等．