Question

18．工業(yè)上可用如圖裝置測定黃鐵礦（主要成分為FeS₂）中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（忽略SO₂、H₂SO₃與氧氣的反應(yīng)）

實(shí)驗(yàn)的正確操作步驟如下：
A．連接好裝置，并檢查裝置的氣密性
B．稱取研細(xì)的黃鐵礦樣品
C．將2.0g樣品小心地放入硬質(zhì)玻璃管中
D．以1L/min的速率鼓入空氣
E．將硬質(zhì)玻璃管中的黃硫鐵礦樣品加熱到800℃～850℃
F．用200mL的飽和碘水吸收SO₂，發(fā)生的反應(yīng)是：I₂+SO₂+2H₂O═2HI+H₂SO₄
G．吸收液用CCl₄萃取
H．取20.00mL吸收液，用標(biāo)準(zhǔn)0.2000mol•L^-1的NaOH溶液滴定．
試回答：
（1）寫出裝置③中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）步驟G中所用主要儀器是分液漏斗，應(yīng)取上（填“上”或“下”）層溶液進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)．
（3）裝置①的作用是除去空氣中的還原性氣體，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率．
（4）步驟H中滴定時(shí)應(yīng)選用酚酞作指示劑，可以根據(jù)滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液變?yōu)闇\紅色，并在半分鐘內(nèi)不褪色現(xiàn)象來判斷滴定已經(jīng)達(dá)到終點(diǎn)．
（5）假定黃硫鐵礦中的硫在操作E中已全部轉(zhuǎn)化為SO₂，并且被飽和碘水完全吸收．滴定得到的數(shù)據(jù)如表所示：

滴定次數(shù)	待測液體的體積/mL	標(biāo)準(zhǔn)堿溶液的體積/mL
		滴定前	滴定后
第一次	20.00mL	0.00	20.98
第二次	20.00mL	0.22	20.20
第三次	20.00mL	0.36	20.38

則硫鐵礦樣品中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.0%（保留小數(shù)點(diǎn)后1位）
（6）也有人提出用“沉淀質(zhì)量法”測定黃鐵礦中含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，若用這種方法測定，最好是在裝置⑤所得吸收液中加入下列哪種試劑D．
A．硝酸銀溶液    B．氯化鈣溶液     C．澄清石灰水      D．氯化鋇溶液．

Answer 1

分析 （1）裝置③中FeS₂與氧氣反應(yīng)，生成氧化鐵和二氧化硫；
（2）萃取、分液的主要儀器為分液漏斗，根據(jù)滴定生成的酸在水溶液中，所以需要取上層水溶液；
（3）裝置①裝有酸性高錳酸鉀溶液，具有強(qiáng)氧化性，可氧化除去空氣中的還原性氣體，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率；
（4）根據(jù)題意，用氫氧化鈉滴定混合強(qiáng)酸溶液，所以常用的指示劑為酚酞，滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，溶液由無色變?yōu)闇\紅色；
（5）對于多次測量數(shù)據(jù)一般要求平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由于第一次所消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與后兩次相關(guān)較大，為減小誤差，只求后兩次標(biāo)準(zhǔn)液的體積的平均值：20.00ml，根據(jù)反應(yīng)4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，H⁺+OH^-═H₂O，得關(guān)系式S～SO₂～4H⁺～4OH^-，所以樣品中硫元素的質(zhì)量為：$\frac{0.020×0.20}{4}$mol×32g/mol×$\frac{300ml}{20ml}$=0.48g，據(jù)此計(jì)算樣品中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）裝置⑤所得溶液為HI、H₂SO₄的混合溶液，為測得硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最好選用能與SO₄^2-反應(yīng)生成不溶于酸性溶液的沉淀．

解答 解：（1）裝置③中FeS₂與氧氣反應(yīng)，生成氧化鐵和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式是4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）萃取、分液的主要儀器為分液漏斗，因?yàn)镃Cl₄密度大于水，所以萃取碘后，有機(jī)層在下層，水溶液為上層，則后續(xù)滴定生成的酸在水溶液中，所以需要取上層水溶液，
故答案為：分液漏斗；上；
（3）裝置①裝有酸性高錳酸鉀溶液，具有強(qiáng)氧化性，可氧化除去空氣中的還原性氣體，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率，
故答案為：除去空氣中的還原性氣體，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確率；
（4）根據(jù)題意，用氫氧化鈉滴定混合強(qiáng)酸溶液，所以常用的指示劑為酚酞，滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液變?yōu)闇\紅色，并在半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：酚酞；滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液變?yōu)闇\紅色，并在半分鐘內(nèi)不褪色；
（5）對于多次測量數(shù)據(jù)一般要求平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由于第一次所消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積與后兩次相關(guān)較大，為減小誤差，只求后兩次標(biāo)準(zhǔn)液的體積的平均值：20.00ml，根據(jù)反應(yīng)4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，H⁺+OH^-═H₂O，得關(guān)系式S～SO₂～4H⁺～4OH^-，所以樣品中硫元素的質(zhì)量為：$\frac{0.020×0.20}{4}$mol×32g/mol×$\frac{200mL}{20mL}$=0.32g，所以樣品中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.32}{2.0}$×100%=16.0%，
故答案為：16.0%；
（6）裝置⑤所得溶液為HI、H₂SO₄的混合溶液，為測得硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最好選用能與SO₄^2-反應(yīng)生成不溶于酸性溶液的沉淀，即氯化鋇符合題意，故選：D．

點(diǎn)評 本題考查了利用二氧化硫的性質(zhì)測定黃鐵礦中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，涉及熱化學(xué)方程式的書寫、滴定實(shí)驗(yàn)指示劑的選擇以及計(jì)算等，考查知識點(diǎn)較多，難度中等．