Question

7．某研究小組模擬工業(yè)上以黃鐵礦為原料制備硫酸的第一步反應(yīng)：4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，進行圖1實驗，并測定該樣品中FeS₂樣品的純度（假設(shè)其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)）．

實驗步驟：稱取研細(xì)的樣品4.000g放入圖1b裝置中，然后在空氣中進行煅燒．為測定未反應(yīng)高錳酸鉀的量（假設(shè)其溶液體積保持不變），實驗完成后取出d中溶液10mL置于錐形瓶里，用0.1000mol/L草酸（H₂C₂O₄）標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定．（已知：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄）
請回答下列問題：
（1）稱量樣品質(zhì)量能否用托盤天平不能（填“能”或“不能”）；
（2）裝置a的作用是干燥空氣，觀察氣體流速；
（3）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是促進裝置中的二氧化硫氣體全部吸收；
（4）滴定時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，已知滴定管初讀數(shù)為0.10mL，末讀數(shù)如圖2所示，消耗草酸溶液的體積為15.00mL；
（5）該樣品中FeS₂的純度為90%；
（6）若用圖3裝置替代圖1實驗裝置d，同樣可以達到實驗?zāi)康氖洽冢�（填編號�?

Answer 1

分析 （1）稱取研細(xì)的樣品4.000g，由質(zhì)量的精確度可知不能用托盤天平來稱量；
（2）裝置a為除去空氣中的水蒸氣避免影響測定結(jié)果，同時可以觀察氣體流速控制反應(yīng)進行的速率；
（3）繼續(xù)通入空氣目的是把裝置中的二氧化硫氣體全部趕出完全吸收；
（4）草酸被高錳酸鉀溶液氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子；依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)，利用開始和結(jié)束的體積差值計算得到消耗草酸溶液的體積；
（5）依據(jù)灼燒反應(yīng)和滴定反應(yīng)的定量關(guān)系計算硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）裝置d是用于吸收并測定產(chǎn)物中二氧化硫的含量，根據(jù)二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)進行判斷．

解答 解：（1）稱取研細(xì)的樣品4.000g，由質(zhì)量的精確度可知不能用托盤天平來稱量，托盤天平的精確度為0.1g，
故答案為：不能；
（2）分析裝置圖可知為準(zhǔn)確測定樣品中FeS₂樣品的純度，利用空氣中的氧氣氧化硫化亞鐵反應(yīng)生成二氧化硫被高錳酸鉀溶液吸收后，用草酸滴定計算，過程中空氣中的水蒸氣會干擾測定，需要通過濃硫酸除去，所以裝置 a的作用是干燥或除去水蒸氣，同時根據(jù)氣泡冒出觀察氣體流速，
故答案為：干燥空氣，觀察氣體流速；
（3）繼續(xù)通入空氣目的是把裝置中的二氧化硫氣體全部趕出完全吸收，減少誤差，
故答案為：促進裝置中的二氧化硫氣體全部吸收；
（4）草酸被高錳酸鉀溶液氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)，利用開始和結(jié)束的體積差值計算得到消耗草酸溶液的體積為：15.10mL-0.10mL=15.00mL，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（5）依據(jù)反應(yīng)的離子方程式計算與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量，得到二氧化硫的物質(zhì)的量，結(jié)合元素守恒計算硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式計算得到：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，100mL溶液中剩余高錳酸鉀物質(zhì)的量為：$\frac{2}{5}$×0.01500L×0.1000mol/L×10=0.006mol，與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量為：0.3000mol/L×0.1000L-0.006mol=0.024mol，結(jié)合反應(yīng)5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄可得：
5FeS₂～10SO₂～4KMnO₄
5 4
n（FeS₂） 0.024mol
n（FeS₂）=0.03mol
樣品中FeS₂的純度為：$\frac{0.03mol×120g/mol}{4.000g}$×100%=90%，
故答案為：90%；
（6）圖3中，只有②能夠與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，可以替代裝置d；而①無法吸收二氧化硫，③中空氣不溶于水，干擾了二氧化硫的測定，
故答案為：②．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究方法分析，題目難度中等，理解反應(yīng)原理和滴定實驗的計算是解題關(guān)鍵，試題充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>