Question

某中藥主要含二硫化亞鐵（FeS₂），某學習小組欲用如圖1所示裝置進行實驗，測定其鐵、硫元素的質(zhì)量分數(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，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）未檢測到SO₂．
①裝置B中的H₂O₂反應時表現(xiàn)出了

 

性．
②欲計算硫元素的質(zhì)量分數(shù)，需測量的數(shù)據(jù)是

 

．
③傳感器的工作原理如圖所2示．傳感器中陰極的電極反應式是

 

．
（2）為測定鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，繼續(xù)實驗．
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．充分反應后過濾，得到黃色濾液；
b．向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被氧化為TiO²⁺；
c．用滴定法測定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液．
①a中濾液含有的金屬陽離子是

 

．
②b中反應的離子方程式是

 

．
③c中K₂Cr₂O₇被還原為Cr³⁺，樣品中鐵元素質(zhì)量分數(shù)的數(shù)學表示式是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）①取m g該中藥樣品于裝置A中，經(jīng)充分反應，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)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；
②元素守恒分析，需要測定B中沉淀質(zhì)量計算硫元素物質(zhì)的量；
③陰極發(fā)生還原反應，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．充分反應后過濾，得到黃色濾液，說明含有鐵和氧化鐵；
②向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺；
③用滴定法測定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液，依據(jù)化學反應的定量關(guān)系計算得到．

解答： 解：（1）①取m g該中藥樣品于裝置A中，經(jīng)充分反應，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)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；過氧化氫的主要作用是氧化劑氧化+4價硫為+6價硫酸根離子，裝置B中的H₂O₂反應時表現(xiàn)出了氧化性；
故答案為：氧化；  
②欲計算硫元素的質(zhì)量分數(shù)，需要測定B中沉淀質(zhì)量計算硫元素物質(zhì)的量，所以測量的數(shù)據(jù)是B中沉淀的質(zhì)量，故答案為：B中沉淀的質(zhì)量；
③陰極發(fā)生還原反應，酸溶液中亞硫酸氫根離子得到電子生成S₂O₄^2-，電極反應為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，故答案為：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，充分反應后過濾，得到黃色濾液，說明含有氧化鐵，所以鹽酸溶解后得到溶液中含有陽離子為：Fe³⁺、Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
②向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺，反應的離子方程式為：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)量分數(shù)=

6vn×10-3mol×56g/mol

mg

×100%=

0.336

m

Vn×100%=

33.6vn

m

%，
故答案為：

33.6vn

m

%．

點評：本題考查了物質(zhì)組成的分析判斷，主要是實驗工廠分析，反應實質(zhì)的理解應用，物質(zhì)性質(zhì)和反應定量計算的應用，掌握基礎是關(guān)鍵，題目難度中等．