Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是一種十分重要的礦物，曾是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學學習小組對黃鐵礦石進行如下實驗探究．

【實驗一】測定硫元素的含量．
Ⅰ．將m₁ g該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，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(yīng)完全．石英管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：
4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂
Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進行如圖2所示處理．（提示：H₂O₂可以氧化亞硫酸鈉溶液）
【實驗二】測定鐵元素的含量．
Ⅲ．測定鐵元素的含量的實驗步驟如圖3所示．MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
問題討論：
（1）上述裝置中，僅考慮硫元素含量測定準確性，甲瓶內(nèi)所盛試劑是

 

溶液．
（2）II中除了可以用H₂O₂溶液作為氧化劑，還可以加入

 

（填序號）．
①氯水      ②濃H₂SO₄     ③HNO₃      ④Fe₂（SO₄）₃
（3）該黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
（4）寫出用稀硫酸溶解石英管中固體物的主要反應(yīng)的離子方程式

 

．
III的步驟②中，若選用鐵粉作還原劑，你認為合理嗎？并說明理由．

 

（填“合理“或”不合理“）、理由：

 

（如合理，則此空不填）．
（5）若要測定鐵元素的含量，則步驟III中還需要測定的數(shù)據(jù)有

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）為防止二氧化碳的干擾，應(yīng)將空氣中的二氧化碳用堿液除掉；二氧化硫能和氫氧化鈉反應(yīng)生成鹽；亞硫酸根離子能被氧氣氧化生成硫酸根離子；
（2）雙氧水足量時才能將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化，氯水、硝酸、硫酸鐵都可以氧化亞硫酸鈉，濃硫酸不能氧化亞硫酸鈉；
（3）根據(jù)硫原子守恒計算硫鐵礦中硫的質(zhì)量，從而計算其質(zhì)量分數(shù)；
（4）稀硫酸溶解石英管中固體物的主要反應(yīng)是硫酸和氧化鐵的反應(yīng)生成硫酸鐵和水，鐵能轉(zhuǎn)化為亞鐵離子導致鐵的含量增大；
（5）測定鐵元素的含量需要測定消耗高錳酸鉀溶液的體積；

解答： 解：（1）甲瓶是利用氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，提供氧氣氧化硫鐵礦，避免二氧化碳干擾乙裝置對二氧化硫的定量測定；
故答案為：NaOH；
（2）分析流程可知加入過氧化氫把亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，且不引入雜質(zhì)，使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-，氯水、硝酸、硫酸鐵都可以氧化亞硫酸鈉，但增加鐵離子，濃硫酸不能氧化亞硫酸鈉；
故答案：①③；
（3）將m₁ g該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，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(yīng)完全，生成的二氧化硫被過量氫氧化鈉吸收生成亞硫酸鈉，部分被氧化為硫酸鈉，加入過氧化氫把亞硫酸鈉全部氧化為硫酸鈉，加入過量綠化比溶液得到沉淀質(zhì)量為m₂g為硫酸鋇的質(zhì)量，物質(zhì)的量=

m2

233

mol；
則黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分數(shù)=

m2 233 ×32

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%；
故答案為：

32m2

233m1

×100%；
（4）稀硫酸溶解石英管中固體物的主要反應(yīng)是硫酸和氧化鐵的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，若選用鐵粉作還原劑，加入鐵元素，被高錳酸鉀溶液滴定的亞鐵離子增大，無法測定鐵元素的含量，測定鐵元素的含量增大；
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，不合理，加入鐵元素，無法測定鐵元素的含量；
（5）測定鐵元素的含量需要測定消耗高錳酸鉀溶液的體積，結(jié)合離子反應(yīng)定量關(guān)系計算；
故答案為：消耗高錳酸鉀溶液的體積；

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證和流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和干信息的利用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．