Question

（2011?棗莊模擬）黃鐵礦是我國大多數硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學興趣小組對某黃鐵礦石（主要成分為FeS₂）進行如下實驗探究．
[實驗一]測定黃鐵礦中硫元素的含量
Ⅰ．將m₁ g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處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全．

Ⅱ．反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如下處理：

問題討論：
（1）Ⅰ中，石英管中發(fā)生的反應方程式為

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

．
（2）Ⅱ中，為判斷所加BaCl₂是否過量，有同學設計了如下實驗方案，其中合理的是

C

A．取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產生則說明BaCl₂已過量．
B．取少量上層清液，繼續(xù)滴加稀H₂SO₄，若沉淀產生則說明BaCl₂已過量．
C．待濁液澄清后，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產生則說明BaCl₂已過量．
D．待濁液澄清后，繼續(xù)滴加稀H₂SO₄，若沉淀產生則說明BaCl₂已過量．
（3）該黃鐵礦中硫元素的質量分數為

32m2

233m1

×100%

．
[實驗二]測定黃鐵礦中鐵元素的含量
①用足量稀硫酸溶解石英管中的固體殘渣；
②加還原劑使溶液中的Fe3+完全轉化為Fe2+后，過濾、洗滌；
③將濾液稀釋至250mL；
④取稀釋液25.00mL，用濃度為0.10mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，實驗平均消耗KMnO₄溶液體積為V mL．
問題討論：
（4）④中，需要用到的主要儀器有

鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶

；
（5）②中，若選用鐵粉作還原劑．你認為合理嗎？

不合理

，理由是

用鐵作還原劑會增加鐵元素的量

．
（6）黃鐵礦中鐵元素的質量分數為

28V

m1

%

．

Answer 1

分析：實驗一：（1）Ⅰ中，石英管中二硫化亞鐵與氧氣反應生成氧化鐵與二氧化硫；
（2）加入BaCl₂溶液是將亞硫酸根轉化為硫酸鋇沉淀，待濁液澄清后，取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，檢驗是否含有硫酸根離子，若無沉淀產生則說明BaCl₂已過量；
（3）m₂g是硫酸鋇的質量，計算硫酸鋇的物質的量，根據硫元素守恒計算黃鐵礦中硫元素的質量分數；
實驗二：（4）步驟④是滴定，需要用到的主要儀器有：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶；
（5）該方案通過滴定生成生成的Fe²⁺，確定硫鐵礦中鐵元素的質量分數，用鐵作還原劑會增加鐵元素的量；
（6）硫鐵礦中鐵元素的質量對亞鐵離子的質量，根據電子轉移守恒可得關系式5Fe²⁺～MnO₄^-，據此計算硫鐵礦中鐵元素的質量，進而計算鐵元素的質量分數．

解答：解：實驗一：（1）Ⅰ中，石英管中二硫化亞鐵與氧氣反應生成氧化鐵與二氧化硫，反應方程式為4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）加入BaCl₂溶液是將亞硫酸根轉化為硫酸鋇沉淀，判斷所加BaCl₂是否過量方法是：待濁液澄清后，取少量上層清液，繼續(xù)滴加BaCl₂，若無沉淀產生則說明BaCl₂已過量，
故選C；
（3）m₂g是硫酸鋇的質量，硫酸鋇的物質的量為

m2g

233g/mol

=

m2

233

mol，根據硫元素守恒可知黃鐵礦中硫元素的質量為

m2

233

mol×32g/mol=

32m2

233

g，所以硫鐵礦中硫元素的質量分數為

32m2 233 g

m1g

×100%=

32m2

233m1

×100%，故答案為：

32m2

233m1

×100%；
實驗二：（4）步驟④是滴定，需要用到的主要儀器有：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶，
故答案為：鐵架臺、酸性滴定管、燒杯、滴定管夾、錐形瓶；
（5）該方案通過滴定生成生成的Fe²⁺，確定硫鐵礦中鐵元素的質量分數，用鐵作還原劑會增加鐵元素的量，導致測定的硫鐵礦中鐵元素的質量分數偏高，故不能用鐵作還原劑，
故答案為：不合理；用鐵作還原劑會增加鐵元素的量；
（6）令m₁g硫鐵礦中鐵元素的質量為a，硫鐵礦中鐵元素的質量對亞鐵離子的質量，則：
5Fe²⁺～MnO₄^-
280g    1mol
a     0.001VL×0.1mol/L×

250mL

25mL

=0.001Vmol
所以a=

0.001Vmol

1mol

×280g/mol=0.28Vg
所以硫鐵礦中鐵元素的質量分數為

0.28Vg

m1

×100%=

28V

m1

%，故答案為：

28V

m1

%．

點評：本題考查學生對實驗原理的理解、實驗基本操作、對操作的評價、氧化還原滴定、化學計算等，綜合性較大，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．