Question

1．黃鐵礦石的主要成分為FeS₂（含少量FeS，假設其他雜志中不含F(xiàn)e、S元素．且高溫下不發(fā)生化學變化），是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸鈉主要材料，某化學興趣小組對該黃鐵礦石進行如下實驗探究．
將m₁g該黃鐵礦石的樣品放入如下圖裝置（夾持和加熱裝置略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒黃鐵礦樣品至反應完全，得到紅棕色固體和一種刺激性氣味的氣體．

【實驗一】測定硫元素的含量

（1）甲裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳，使裝置乙中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的二氧化硫；鼓入空氣的作用是提供反應物氧氣，排除裝置中生成的二氧化硫，使二氧化硫完全被乙吸收．
（2）反應結束后乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O　（用化學方程式表示）．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質量分數(shù)為$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%（列出表達式即可）．
【實驗二】測定鐵元素的含量

（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測得的鐵元素的含量偏大�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
（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）④中測定時，標準KMnO₄溶液應裝入酸式式滴定管，滴定至終點的實驗現(xiàn)象為：最后一滴高錳酸鉀溶液滴入時，溶液顏色突變?yōu)樽仙�，且�?0s內(nèi)不變色
（7）某同學一共進行了四次滴定實驗，實驗結果記錄如下：

試驗次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次
消耗KmnO4溶液體積/mL	25.00	25.03	20.00	24.97

根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計算該稀釋液中Fe²⁺的物質的量濃度為c（Fe²⁺）=0.500mol/L．

Answer 1

分析 （1）通入空氣時，空氣中的二氧化碳會對實驗產(chǎn)生干擾；通空氣為反應提供氧氣，還可以把生成的二氧化硫全部排入乙中；
（2）過氧化氫具有強氧化性，將亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，同時生成水；
（3）最終得到的沉淀為硫酸鋇，根據(jù)硫原子守恒計算硫鐵礦中硫的質量，從而計算其質量分數(shù)；
（4）用Fe粉作還原劑，增大了溶液中亞鐵離子的物質的量；
（5）配制250ml一定物質的量濃度的溶液需要燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、250ml容量瓶等儀器；
（6）高錳酸鉀具有酸性和強氧化性；最后一滴高錳酸鉀溶液滴入時，溶液顏色突變?yōu)樽仙�，且�?0s內(nèi)不變色，說明滴定到達終點；
（7）根據(jù)關系式MnO₄^-～5Fe²⁺計算亞鐵離子的濃度．

解答 解：（1）通入空氣時，空氣中的二氧化碳會對實驗產(chǎn)生干擾，所以要用氫氧化鈉溶液除去空氣中的二氧化碳，使裝置乙中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的二氧化硫；通空氣為反應提供氧氣，還可以把生成的二氧化硫全部排入乙中，使反應生成的二氧化硫被乙中溶液完全吸收；
故答案為：除去空氣中的二氧化碳，使裝置乙中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的二氧化硫；提供反應物氧氣，排除裝置中生成的二氧化硫，使二氧化硫完全被乙吸收；
（2）過氧化氫具有強氧化性，將亞硫酸根離子氧化為硫酸根，同時生成水，反應方程式為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
（3）根據(jù)硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最終全部生成BaSO₄，則有n（BaSO₄）=$\frac{{m}_{2}}{233}$mol，所以n（S）=$\frac{{m}_{2}}{233}$mol，所以黃鐵礦中硫元素的質量分數(shù)為：$\frac{\frac{{m}_{2}}{233}mol×32g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%，
故答案為：$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%；
（4）用Fe粉作還原劑，F(xiàn)e與Fe³⁺生成Fe²⁺，增大了溶液中亞鐵離子的物質的量，則所測得的鐵元素的含量偏大，故答案為：偏大；
（5）Ⅲ的步驟③中，一定物質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）高錳酸鉀具有酸性和強氧化性，能夠腐蝕堿式滴定管中的橡膠管，所以用酸式滴定管盛放；最后一滴高錳酸鉀溶液滴入時，溶液顏色突變?yōu)樽仙�，且�?0s內(nèi)不變色，說明滴定到達終點，
故答案為：酸式；最后一滴高錳酸鉀溶液滴入時，溶液顏色突變?yōu)樽仙�，且�?0s內(nèi)不變色；
（7）第三次實驗誤差較大，舍去，其余三次實驗消耗的高錳酸鉀溶液的平均體積為25.00mL，
     MnO₄^-～～～～～～～5Fe²⁺
     1mol                5mol
0.1mol/L×25.00×10^-3L     c（Fe²⁺）×25.00×10^-3L 
解得c（Fe²⁺）=0.500mol/L，
故答案為：0.500mol/L．

點評 本題考查物質成分和含量的測定，涉及化學方程式的書寫、溶液的配制、氧化還原滴定、化學計算等，具有較強的綜合性，計算時注意從質量守恒與關系式的角度分析．