Question

15．黃鐵礦因其淺黃銅色和明亮的金屬光澤，常被誤認(rèn)為是黃金，故又稱為“愚人金”．某化學(xué)興趣小組對(duì)某黃鐵礦石（主要成分為FeS₂）進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
[實(shí)驗(yàn)一]：測(cè)定硫元素的含量
I．將m₁ g該黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝�，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全得到紅棕色固體和一種刺激性氣味的氣體．

Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖2處理：
問題討論：
（1）寫出石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）I中，干燥管甲內(nèi)所盛試劑是堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體），有同學(xué)提出該實(shí)驗(yàn)裝置存在安全隱患，請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的文字說明：裝置乙易發(fā)生倒吸．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%．
[實(shí)驗(yàn)二]：設(shè)計(jì)圖3實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定鐵元素的含量
問題討論：
（4）②中，若選用鐵粉作還原劑，會(huì)使測(cè)量結(jié)果偏高（填“不影響”、“偏高”或“偏低”）．
（5）③中，需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有250mL容量瓶．
（6）④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）石英管中發(fā)生反應(yīng)是高溫下FeS₂被氧氣氧化成二氧化硫和三氧化二鐵；
（2）甲中使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，所以選用堿石灰；裝置乙易發(fā)生倒吸現(xiàn)象；
（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；若將稀釋液久置，溶液中的亞鐵離子部分被氧化成鐵離子；
（5）根據(jù)一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中需使用的儀器完成；
（6）酸性高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子生成鐵離子．

解答 解：（1）高溫下，F(xiàn)eS₂被氧氣氧化成二氧化硫和氧化鐵，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平：二硫化亞鐵當(dāng)做整體，化合價(jià)總共升高了（1×1+5×2）=11價(jià)，氧氣化合價(jià)降低4價(jià)，所以氧氣前面配11，二硫化亞鐵前面配4，配平后的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂  $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）由于甲裝置需要使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，可以選用堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體），該實(shí)驗(yàn)裝置存在安全隱患是乙裝置中液體易到吸入玻璃管，
故答案為：堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體）；裝置乙易發(fā)生倒吸；
（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=$\frac{32{m}_{2}}{233}$g
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%，
故答案為：$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×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)果偏高，故答案為：偏高； 
（5）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，故答案為：250mL容量瓶；
（6）④中發(fā)生反應(yīng)為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子生成鐵離子，氧化還原反應(yīng)離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)成分和含量的測(cè)定，涉及儀器選用、誤差分析、質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算等知識(shí)，具有較強(qiáng)的綜合性，解題時(shí)注意從質(zhì)量守恒的角度分析，題目難度中等．