Question

15．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(guó)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(duì)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�，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+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂
【實(shí)驗(yàn)一】：測(cè)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）鼓入空氣的作用是提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收．
（2）反應(yīng)結(jié)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(xué)方程式表示）．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%（列出表達(dá)式即可）．
【實(shí)驗(yàn)二】：測(cè)定鐵元素的含量
①用足量稀硫酸溶解石英管中的固體殘?jiān)�→②加還原劑使溶液中的Fe³⁺恰好完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺后，過濾、洗滌→③將濾液稀釋至250mL→④取25.00mL稀釋液用0.1 000mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定
（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測(cè)得的鐵元素的含量偏大（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)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）某同學(xué)一共進(jìn)行了四次滴定實(shí)驗(yàn)，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	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(jì)算該稀釋液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度為c（Fe²⁺）=0.5000mol/L．

Answer 1

分析 （1）鼓入空氣提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收；
（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；雙氧水足量將亞硫酸根離子完全轉(zhuǎn)化；
（3）根據(jù)硫原子守恒計(jì)算硫鐵礦中硫的質(zhì)量，從而計(jì)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(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，計(jì)算25mL溶液中亞鐵離子的濃度．

解答 解：（1）鼓入空氣提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收；
故答案為：提供反應(yīng)需要的氧氣，排出裝置中生成的二氧化硫被乙裝置全部吸收；
（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，發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
故答案為：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
（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=$\frac{32m{\;}_{2}}{233}$g
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%；
故答案為：$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×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(cè)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，
故答案為：250mL容量瓶；
（6）滴定過程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積=$\frac{25ml+25.03ml+24.97ml}{3}$=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，則
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5       1
x     0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）=$\frac{0.0125mol}{0.025L}$=0.5000mol/L；
故答案為：0.5000mol/L．

點(diǎn)評(píng) 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(jì)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，難度中等，注意為防止空氣中二氧化碳的干擾．