Question

黃鐵礦石的主要成分為FeS₂和少量FeS（假設(shè)其他雜質(zhì)中不含F(xiàn)e、S元素，且高溫下不發(fā)生化學(xué)變化），是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學(xué)興趣小組對該黃鐵礦石進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)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?fù)ㄈ肟諝猓�高溫灼燒黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全．其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂　　
4FeS+7O₂2Fe₂O₃+4SO₂

實(shí)驗(yàn)一：測定硫元素的含量
反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進(jìn)行如下處理：

（1）甲、乙兩裝置的作用分別是______、______；
乙瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______、______；
（2）反應(yīng)后乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是______．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．
實(shí)驗(yàn)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______（填“偏大”、“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______．
（6）某同學(xué)一共進(jìn)行了三次滴定實(shí)驗(yàn)，三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液體積/mL	25.00	25.03	24.97

根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計算該稀釋液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度為c（Fe²⁺）=______．

Answer 1

解：（1）空氣中含有二氧化碳，能和乙中的氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇導(dǎo)致沉淀量增大，從而導(dǎo)致干擾硫元素的測定，所以要把空氣中二氧化碳除去，用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液除去即可，所以甲中盛放的是氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；乙中二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，離子方程式為 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亞硫酸鈉和氧氣反應(yīng)生成硫酸鈉，離子方程式為2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案為：除去空氣中的CO₂，使乙裝置中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的SO₂；使乙裝置中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產(chǎn)生的SO₂；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）為使亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化為硫酸根離子，加入的雙氧水要足量；
故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；
（3）最終所得沉淀是硫酸鋇，根據(jù)硫原子守恒得硫的質(zhì)量，設(shè)硫的質(zhì)量為x，
S-----BaSO₄
32g 233g
x m₂g
x=g
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%；
故答案為：×100%．
（4）鐵和鐵離子反應(yīng)生成的亞鐵離子物質(zhì)的量增大，用高錳酸鉀物質(zhì)的量增大，測定結(jié)果偏大；
故答案為：偏大；
（5）④中取稀釋液25.00ml，溶液是酸性溶液，體積數(shù)據(jù)要求到小數(shù)點(diǎn)后兩位，需用的儀器是酸式滴定管，Ⅲ的步驟③中，一定物質(zhì)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，容量瓶裝置圖為：，故答案為：250mL容量瓶；
（6）依據(jù)實(shí)驗(yàn)流程分析亞鐵離子被高錳酸鉀溶液滴定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，依據(jù)消耗的高錳酸鉀溶液體積平均數(shù)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)離子方程式計算25ml溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量滴定亞鐵離子的濃度；滴定過程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積==25ml；
氧化還原反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，設(shè)亞鐵離子物質(zhì)的量為x，依據(jù)方程式計算得到：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5 1
x 0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）==0.5mol/L；
故答案為：0.5mol/L；
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）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，最后使完全轉(zhuǎn)化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀；雙氧水足量時才能將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化；
（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?jǐn)?shù)；
（4）鐵和鐵離子反應(yīng)生成的亞鐵離子物質(zhì)的量增大；
（5）根據(jù)一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中各儀器的作用選取儀器；
（6）依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程和滴定實(shí)驗(yàn)消耗的高錳酸鉀溶液體積的平均數(shù)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)離子方程式計算亞鐵離子物質(zhì)的量，計算25ml溶液中亞鐵離子的濃度；
點(diǎn)評：本題考查了探究物質(zhì)的含量實(shí)驗(yàn)，滴定實(shí)驗(yàn)的方法和計算，溶液配制方法和儀器的使用方法，根據(jù)元素化合物的性質(zhì)來分析解答即可，難度不大，注意為防止空氣中二氧化碳的干擾．