Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是我国大多数硫酸厂制取的主要原料．某化学学习小组对黄铁矿石进行如下实验探究：
[实验一]为测定硫元素的含量
I．将m₁g该黄铁矿样品放入如图1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，将乙瓶中的溶液进行如图2处理．

[实验二]测定铁元素的含量．III．测定铁元素含量的实验步骤如下：
①用足量稀硫酸溶解石英管中的固体残渣；
②加还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺后，过滤、洗涤；
③将滤液稀释至250mL；
④每次取稀释液25.00mL，用已知物质的量浓度为cmol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为VmL（该反应中还原产物为Mn^2-）
请完成下列填空：
（1）已知12gFeS₂完全燃烧放热85.3kJ，则FeS₂燃烧热的化学方程式是

FeS₂（s）+

11

4

O₂（g）═

1

2

Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）△H=-853kJ/mol

．
（2）I中，甲瓶内所盛试剂是

NaOH

溶液；乙瓶内发生反应的离子方程式有

2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O

；I中玻璃纤维的作用是

防止粉尘进入导管和乙装置

．
（3）II中的滤渣在称量前还应进行的操作是

洗涤、干燥

；II中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

使SO₃^2- 完全转化成SO₄^2-

．
（4）III的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还有

250ml容量瓶

；④中取稀释液25.00mL需用的仪器是

酸式滴定管

．
（5）该黄铁矿中硫元素的质量分数

32m2

233m1

×100%

（用I、II中有关实验数据表达）；该黄铁矿中铁的元素的质量分数

2.8CV

m1

×100%

（用I、II中有关实验数据表达）

Answer 1

分析：（1）根据书写热化学方程式的方法和燃烧热的概念计算并书写；
（2）为防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影响实验结果，应将空气中的二氧化碳除去，所以甲装置中可用NaOH溶液，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和H₂O，离子方程式为2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反应中可用玻璃纤维防止粉尘进入导管和乙装置；
（3）为准确称量固体的质量，在称量之前需洗涤和干燥；为减少实验误差，最后使完全转化成SO₄^2-，从而完全生成硫酸钡沉淀；
（4）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器，高锰酸钾溶液具有强氧化性，应用酸式滴定管量取；
（5）根据硫元素守恒和铁元素守恒计算质量分数．

解答：解：（1）12gFeS₂的物质的量为0.1mol，所以1mol完全燃烧放出的热量为853KJ，故答案为：FeS₂（s）+

11

4

O₂（g）═

1

2

Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）△H=-853kJ/mol； 
（2）为防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影响实验结果，应将空气中的二氧化碳除去，所以甲装置中可用NaOH溶液，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和水H₂O，离子方程式为2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反应中可用玻璃纤维防止粉尘进入导管和乙装置，故答案为：NaOH；2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；防止粉尘进入导管和乙装置；
（3）为准确称量固体的质量，在称量之前需洗涤和干燥；为减少实验误差，最后使完全转化成SO₄^2-，从而完全生成硫酸钡沉淀，故答案为：洗涤、干燥；使SO₃^2- 完全转化成SO₄^2-；
（4）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器，高锰酸钾溶液具有强氧化性，应用酸式滴定管量取．答案为：250ml 容量瓶；  酸式滴定管；
（5）根据硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最终全部生成BaSO₄，则有：n（BaSO₄）=

m2

233

mol，所以n（S）=

m2

233

，其质量为

m2

233

×32，所以黄铁矿中硫元素的质量分数为：

32m2

233m1

×100%；根据反应关系（电子守恒）：
       MnO₄^-～5Fe²⁺
CV×10^-3mol   5CV×10^-3mol，
则原样品中含铁元素的质量为：

5CV× 10-3×10mol× 56g/mol

m1

×100%=

2.8CV

m1

×100%，
故答案为：

32m2

233m1

×100%；

2.8CV

m1

×100%．

点评：本题考查物质成分和含量的测定，涉及过滤和溶液的配制等操作，具有较强的综合性，解题时注意从质量守恒的角度分析．