Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂，含少量其他金屬硫化物）曾是我國一些硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組對黃鐵礦石進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究：
【實(shí)驗(yàn)一】測定硫元素的含量．
Ⅰ．將m₁ g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，往甲瓶中不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全．石英管中主要發(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，將乙瓶中的溶液按圖2的流程進(jìn)行處理（H₂O₂可以氧化亞硫酸鈉）．

【實(shí)驗(yàn)二】測定鐵元素的含量．
Ⅲ．測定鐵元素含量的實(shí)驗(yàn)步驟如圖3所示（假設(shè)其他金屬元素不影響鐵元素的測定；MnO₄^-在酸性條件下可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，并被還原為Mn²⁺）．

問題討論：
（1）圖2裝置中，甲瓶內(nèi)所盛試劑是

 

溶液．
（2）圖3流程中除了可以用H₂O₂溶液作為氧化劑，還可用

 

（填序號）為氧化劑．
①氯水    ②濃硫酸    ③HNO₃    ④Fe₂（SO₄）₃
（3）該黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（用含字母的式子表示）．
（4）寫出在酸性溶液中，KMnO₄與Fe²⁺反應(yīng)的離子方程式

 

．
（5）列式計(jì)算黃鐵礦樣品中鐵元素的質(zhì)量（沒有計(jì)算過程；計(jì)算結(jié)果正確也不給分）

 

．
（6）有同學(xué)認(rèn)為用上述方法所測定的鐵元素的含量比實(shí)際含量偏大（上述實(shí)驗(yàn)操作、計(jì)算均正確），其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）為防止最后乙溶液中混有BaCO₃沉淀而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)將空氣中的二氧化碳除去，所以甲裝置中可用NaOH溶液；
（2）H₂O₂溶液將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，與BaCl₂反應(yīng)，從而得到BaSO₄沉淀，此過程不能引入SO_4^2-離子，據(jù)此判斷判斷；
（3）計(jì)算出硫酸鋇中硫元素質(zhì)量與黃鐵礦質(zhì)量計(jì)算得出答案；
（4）利用氧化還原反應(yīng)方程式配平規(guī)律寫出化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量計(jì)算出Fe²⁺的物質(zhì)的量，利用鐵原子守恒，計(jì)算出鐵的含量；
（6）根據(jù)步驟Ⅲ中操作分析判斷．

解答： 解：（1）為防止最后乙溶液中混有BaCO₃沉淀而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)將空氣中的二氧化碳除去，所以甲裝置中可用NaOH溶液，
故答案為：NaOH（或KOH）；
（2）H₂O₂溶液將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，與BaCl₂反應(yīng)，從而得到BaSO₄沉淀，此過程不能引入SO_4^2-離子，故排除②④，
故答案為：①③；
（3）生成的BaSO₄的質(zhì)量為m₂g，則硫元素質(zhì)量為

32m2

233

g，則黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

32m2

233m1

，
故答案為：

32m2

233m1

；
（4）Fe²⁺離子被氧化為Fe³⁺，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，寫出化學(xué)方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）濾液中含F(xiàn)e²⁺：n（Fe²⁺）=5×0.100mol/L×V×10^-3L=5.00V×10^-4mol，
樣品組含鐵元素：n（Fe）=10×

2

3

×5.00V×10^-4mol=

1

3

V×10^-2mol，
樣品中含鐵元素的質(zhì)量：n（Fe）=56g/mol×

1

3

×10^-2Vmol=0.187Vg，
故答案為：0.187Vg；
（6）步驟Ⅲ中，①中加入了足量的稀硫酸，②中加入了過量的鐵粉，則稀硫酸會與Fe粉反應(yīng)，增加了濾液中Fe²⁺的含量，
故答案為：過量的稀硫酸會與Fe粉反應(yīng)，增加了濾液中Fe²⁺的含量．

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、對操作的評價(jià)、氧化還原滴定、化學(xué)計(jì)算等，綜合性較大，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與綜合運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．