Question

黃鐵礦是我國(guó)大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．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m₁g該黃鐵礦樣品放入如下圖所示裝置（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．寫出石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

．

Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理：

問(wèn)題討論：
（1）I中，甲中所盛試劑是

堿石灰

．
（2）Ⅱ中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-

；
發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O

．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

32m2

233m1

×100%

．
【實(shí)驗(yàn)二】：設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定鐵元素的含量

問(wèn)題討論：
（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測(cè)得的鐵元素的含量

偏大

（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”，下同）；若將稀釋液久置后再用酸性KMnO₄滴定，則所測(cè)得的鐵元素的含量

偏小

．
（5）③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有

250mL容量瓶

．
（6）某同學(xué)一共進(jìn)行了三次滴定實(shí)驗(yàn)，三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液體積/mL	26.42	25.05	24.95

根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計(jì)算該稀釋液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度為c=

0.5mol/L

．（提示：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O）

Answer 1

分析：Ⅰ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；
Ⅱ（1）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；
（2）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，使SO₃^2-完全轉(zhuǎn)化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀，雙氧水足量時(shí)才能將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化；反應(yīng)方程式是亞硫酸根離子與雙氧水的反應(yīng)；
（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）先判斷滴定數(shù)據(jù)的有效性，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和滴定實(shí)驗(yàn)消耗的高錳酸鉀溶液體積的平均數(shù)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)離子方程式計(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，計(jì)算25ml溶液中亞鐵離子的濃度．

解答：解：Ⅰ．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

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂  

高溫  .

 2Fe₂O₃+8SO₂；
Ⅱ．（1）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；
故答案為：堿石灰；
（2）為使亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，所以加入的雙氧水要足量；亞硫酸根離子被雙氧水氧化成硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O，
故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；  SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O；
（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=

32m2

233

g
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

32m2

233m1

×100%，
故答案為：

32m2

233m1

×100%（或其他合理答案）
（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)果偏大；若將稀釋液久置后，溶液中的亞鐵離子會(huì)被氧化成三價(jià)鐵離子，滴定時(shí)消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏小，測(cè)定結(jié)果偏小，
故答案為：偏大； 偏��；
（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（沒(méi)寫規(guī)格不得分）；
（6）由于第一次滴定數(shù)據(jù)誤差過(guò)大，應(yīng)該失去，所以滴定過(guò)程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積=

25.05+24.95

2

mL=25.00ml；
氧化還原反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，設(shè)亞鐵離子物質(zhì)的量為x，依據(jù)方程式計(jì)算得到：
 5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
  5    1
 x   0.1mol/L×0.025L
 x=5×0.1mol/L×0.025L=0.0125mol，
c（Fe²⁺）=

0.0125mol

0.025L

=0.5mol/L，
 故答案為：0.5mol/L．

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，本題難度中等．