Question

【题目】黄铁矿(主要成分为FeS2，杂质高温下不反应。)是我国硫酸厂制取硫酸的主要原料。

某兴趣小组欲测定某黄铁矿中FeS2含量，设计了如下实验 (假设每步反应均完全)。

【查阅资料】 ①4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 ②Na2SO3+H2O2 ＝Na2SO4+H2 ③BaSO4为一种不溶于水、不溶于盐酸的沉淀。

【实验探究】

Ⅰ．称取4.80 g黄铁矿样品放入下图所示装置(夹持和加热装置省略)的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。

Ⅱ．反应结束后，将B瓶中的溶液按上图流程进行处理。

【问题讨论】

（1）Ⅰ中B瓶内发生反应的化学反应方程式是______和______；

（2）Ⅰ中通入的空气中作用是______和______；

（3）Ⅱ中加入盐酸溶液的目的是______；

（4）Ⅱ中检验滤渣洗涤是否干净的方法是______。

【含量测定】

（5）另取4.80g黄铁矿样品在空气中加热，测出样品的固体残留率（×100%）随温度的变化如下图所示，计算该黄铁矿中FeS2的质量分数为______。(请写出计算过程)

Answer 1

【答案】 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O； 提供反应所需的氧气 将生成的二氧化硫气体排入装置B中 除去产生的BaCO3沉淀； 取最后一次洗涤液1～2mL于试管中，向其中滴加硝酸银（或稀硫酸、碳酸钠）溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净。 75%

【解析】（1）根据空气中的二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水及FeS2与氧气反应生成的二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水解答；（2）根据空气能提供与硫化亚铁反应所需的氧气和将生成的二氧化硫气体排入装置B中解答；（3）根据盐酸能将反应生成的碳酸钡除去解答；（4）根据过滤出来的硫酸钡沉淀是湿润的分析解答；（5）根据反应的化学方程式计算解答。（1）二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；（2）Ⅰ中通入的空气中作用是提供反应所需的氧气和将生成的二氧化硫气体排入装置B中；（3）B瓶中主要的溶质是碳酸钠和亚硫酸钠，向B瓶中加入过氧化氢溶液，亚硫酸钠与过氧化氢溶液反应生成硫酸钠，再加入过量氯化钡溶液，氯化钡溶液与碳酸钠、硫酸钠反应生成碳酸钡和硫酸钡沉淀，然后加入盐酸，盐酸能与碳酸钡反应生成氯化钡。故Ⅱ中加入盐酸溶液的目的是除去产生的BaCO3沉淀；（4）过滤出来的硫酸钡沉淀是湿润的，可能带有过量的氯化钡溶液，故Ⅱ中检验滤渣洗涤是否干净的方法是取最后一次洗涤液1～2mL于试管中，向其中滴加硝酸银（或稀硫酸、碳酸钠）溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净；（5）设4.80g黄铁矿样品中杂质质量为x。

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

4×120 2×160

4.8-x 4.8×75％-x

x=1.2g

该黄铁矿中FeS2的质量分数=×100％=75％

答：该黄铁矿中FeS2的质量分数为75％。