Question

黄铁矿石的主要成分为FeS₂和少量FeS（假设其他杂质中不含Fe、S元素，且高温下不发生化学变化），是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料．某化学兴趣小组对该黄铁矿石进行如下实验探究．
将m₁g该黄铁矿石的样品放入如下图装置（夹持和加热装置略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧黄铁矿样品至反应完全．其反应的化学方程式为：
4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂　　
4FeS+7O₂2Fe₂O₃+4SO₂

实验一：测定硫元素的含量
反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：

（1）甲、乙两装置的作用分别是______、______；
乙瓶内发生反应的离子方程式为______、______；
（2）反应后乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是______．
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为______．
实验二：测定铁元素的含量

（4）②中，若用铁粉作还原剂，则所测得的铁元素的含量______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（5）③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有______．
（6）某同学一共进行了三次滴定实验，三次实验结果记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液体积/mL	25.00	25.03	24.97

根据所给数据，计算该稀释液中Fe²⁺的物质的量浓度为c（Fe²⁺）=______．

Answer 1

解：（1）空气中含有二氧化碳，能和乙中的氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡导致沉淀量增大，从而导致干扰硫元素的测定，所以要把空气中二氧化碳除去，用氢氧化钠或氢氧化钾溶液除去即可，所以甲中盛放的是氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；乙中二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，离子方程式为 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠，离子方程式为2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案为：除去空气中的CO₂，使乙装置中的溶液只吸收黄铁矿煅烧产生的SO₂；使乙装置中的溶液只吸收黄铁矿煅烧产生的SO₂；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）为使亚硫酸根离子完全转化为硫酸根离子，加入的双氧水要足量；
故答案为：使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2-；
（3）最终所得沉淀是硫酸钡，根据硫原子守恒得硫的质量，设硫的质量为x，
S-----BaSO₄
32g 233g
x m₂g
x=g
质量分数=×100%；
故答案为：×100%．
（4）铁和铁离子反应生成的亚铁离子物质的量增大，用高锰酸钾物质的量增大，测定结果偏大；
故答案为：偏大；
（5）④中取稀释液25.00ml，溶液是酸性溶液，体积数据要求到小数点后两位，需用的仪器是酸式滴定管，Ⅲ的步骤③中，一定物质的量浓度溶液的配制中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要250mL容量瓶，容量瓶装置图为：，故答案为：250mL容量瓶；
（6）依据实验流程分析亚铁离子被高锰酸钾溶液滴定发生氧化还原反应，依据消耗的高锰酸钾溶液体积平均数，结合氧化还原反应离子方程式计算25ml溶液中亚铁离子的物质的量滴定亚铁离子的浓度；滴定过程中高锰酸钾溶液平均消耗体积==25ml；
氧化还原反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，设亚铁离子物质的量为x，依据方程式计算得到：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5 1
x 0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）==0.5mol/L；
故答案为：0.5mol/L；
分析：（1）为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉；二氧化硫能和氢氧化钠反应生成盐；亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子；
（2）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；双氧水足量时才能将亚硫酸根离子完全转化；
（3）根据硫原子守恒计算硫铁矿中硫的质量，从而计算其质量分数；
（4）铁和铁离子反应生成的亚铁离子物质的量增大；
（5）根据一定物质的量浓度溶液的配制中各仪器的作用选取仪器；
（6）依据实验过程和滴定实验消耗的高锰酸钾溶液体积的平均数，结合氧化还原反应离子方程式计算亚铁离子物质的量，计算25ml溶液中亚铁离子的浓度；
点评：本题考查了探究物质的含量实验，滴定实验的方法和计算，溶液配制方法和仪器的使用方法，根据元素化合物的性质来分析解答即可，难度不大，注意为防止空气中二氧化碳的干扰．