Question

16．某中藥主要含二硫化亞鐵（FeS₂），某學習小組欲用如圖1所示裝置進行實驗，測定其鐵、硫元素的質量分數(shù)．

（1）裝置中，A為高溫灼燒裝置，B為氣體吸收裝置，C為檢測尾氣中是否含有SO₂的傳感器．取m g該中藥樣品于裝置A中，經(jīng)充分反應，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，傳感器（裝置C）未檢測到SO₂．
①裝置B中的H₂O₂反應時表現(xiàn)出了氧化性．
②欲計算硫元素的質量分數(shù)，需測量的數(shù)據(jù)是B中沉淀的質量．傳感器的工作原理如圖2所示．傳感器中陰極的電極反應式是2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
（2）為測定鐵元素的質量分數(shù)，繼續(xù)實驗．
a．將A裝置中的剩余固體用足量鹽酸酸浸，有少量H₂產(chǎn)生．充分反應后過濾，得到黃色濾液；
b．向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被氧化為TiO²⁺；
c．用滴定法測定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液．
①a中濾液含有的金屬陽離子是Fe³⁺、Fe²⁺．
②b中反應的離子方程式是Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺．
③c中K₂Cr₂O₇被還原為Cr³⁺，樣品中鐵元素質量分數(shù)的數(shù)學表示式是$\frac{33.6vn}{m}$．

Answer 1

分析 （1）①取m g該中藥樣品于裝置A中，經(jīng)充分反應，F(xiàn)eS₂燃燒生成二氧化硫和氧化鐵，二氧化硫通入酸化的過氧化氫和氯化鋇溶液中，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；
②元素守恒分析，需要測定B中沉淀質量計算硫元素物質的量；陰極發(fā)生還原反應，酸溶液中亞硫酸氫根離子得到電子生成S₂O₄^2-；
（2）①將A裝置中的剩余固體用足量鹽酸酸浸，有少量H₂產(chǎn)生．充分反應后過濾，得到黃色濾液，說明含有鐵和氧化鐵；
②向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺；
③用滴定法測定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液，依據(jù)化學反應的定量關系計算得到．

解答 解：（1）①取m g該中藥樣品于裝置A中，經(jīng)充分反應，F(xiàn)eS₂燃燒生成二氧化硫和氧化鐵，二氧化硫通入酸化的過氧化氫和氯化鋇溶液中，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；過氧化氫的主要作用是氧化劑氧化+4價硫為+6價硫酸根離子，裝置B中的H₂O₂反應時表現(xiàn)出了氧化性；
故答案為：氧化；  
②欲計算硫元素的質量分數(shù)，需要測定B中沉淀質量計算硫元素物質的量，所以測量的數(shù)據(jù)是B中沉淀的質量，陰極發(fā)生還原反應，酸溶液中亞硫酸氫根離子得到電子生成S₂O₄^2-，電極反應為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案為：B中沉淀的質量；2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
（2）①將A裝置中的剩余固體用足量鹽酸酸浸，有少量H₂產(chǎn)生證明含有鐵，充分反應后過濾，得到黃色濾液，說明含有氧化鐵，所以鹽酸溶解后得到溶液中含有陽離子為：Fe³⁺、Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
②向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺，反應的離子方程式為：Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺；
故答案為：Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺；
③用滴定法測定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液，則
   6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
     6        1
n（Fe²⁺）      v×10^-3L×n mol/L
n=6vn×10^-3mol
樣品中鐵元素質量分數(shù)=$\frac{6vn×10{\;}^{-3}mol×56g/mol}{mg}$×100%=$\frac{0.336}{m}$Vn×100%=$\frac{33.6vn}{m}$，
故答案為：$\frac{33.6vn}{m}$．

點評 本題考查了物質組成的分析判斷，主要是實驗工廠分析，反應實質的理解應用，物質性質和反應定量計算的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．