Question

16．某中藥主要含二硫化亞鐵（FeS₂），某學(xué)習(xí)小組欲用如圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定其鐵、硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)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(yīng)，使硫元素全部轉(zhuǎn)化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，傳感器（裝置C）未檢測(cè)到SO₂．
①裝置B中的H₂O₂反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出了氧化性．
②欲計(jì)算硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需測(cè)量的數(shù)據(jù)是B中沉淀的質(zhì)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(yīng)式是2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
（2）為測(cè)定鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．
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(yīng)后過濾，得到黃色濾液；
b．向?yàn)V液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應(yīng)，TiCl₃被氧化為TiO²⁺；
c．用滴定法測(cè)定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液．
①a中濾液含有的金屬陽(yáng)離子是Fe³⁺、Fe²⁺．
②b中反應(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)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(yīng)，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(zhuǎn)化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；
②元素守恒分析，需要測(cè)定B中沉淀質(zhì)量計(jì)算硫元素物質(zhì)的量；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，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(yīng)后過濾，得到黃色濾液，說(shuō)明含有鐵和氧化鐵；
②向?yàn)V液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應(yīng)，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺；
③用滴定法測(cè)定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)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(yīng)，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(zhuǎn)化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；過氧化氫的主要作用是氧化劑氧化+4價(jià)硫?yàn)?6價(jià)硫酸根離子，裝置B中的H₂O₂反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出了氧化性；
故答案為：氧化；  
②欲計(jì)算硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要測(cè)定B中沉淀質(zhì)量計(jì)算硫元素物質(zhì)的量，所以測(cè)量的數(shù)據(jù)是B中沉淀的質(zhì)量，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，酸溶液中亞硫酸氫根離子得到電子生成S₂O₄^2-，電極反應(yīng)為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，
故答案為：B中沉淀的質(zhì)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(yīng)后過濾，得到黃色濾液，說(shuō)明含有氧化鐵，所以鹽酸溶解后得到溶液中含有陽(yáng)離子為：Fe³⁺、Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
②向?yàn)V液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應(yīng)，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺，反應(yīng)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(cè)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(zhì)量分?jǐn)?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(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成的分析判斷，主要是實(shí)驗(yàn)工廠分析，反應(yīng)實(shí)質(zhì)的理解應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)和反應(yīng)定量計(jì)算的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．