Question

（14分）某研究小组模拟工业上以黄铁矿为原料制备硫酸的第一步反应：
4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂，进行以下实验，并测定该样品中FeS₂样品的纯度（假设其它杂质不参与反应）。

实验步骤：称取研细的样品4.000g放入上图b装置中，然后在空气中进行煅烧。为测定未反应高锰酸钾的量（假设其溶液体积保持不变），实验完成后取出d中溶液10mL置于锥形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H₂C₂O₄)标准溶液进行滴定。

（已知：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O ="=" K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄ ）
请回答下列问题：
（1）称量样品质量能否用托盘天平      （填“能”或“不能”）；
（2）装置a的作用是     　　　　　　　　　　       ；
（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是        ；
（4）滴定时，发生反应的离子方程式为                        ，已知滴定管初读数为0.10mL，末读数如上图所示,消耗草酸溶液的体积为　  mL；
（5）该样品中FeS₂的纯度为                   ；
（6）若用下图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是     。（填编号）

Answer 1

（14分）（1）不能（1分）
（2）干燥空气（或干燥或除去水蒸气均可），观察气体流速（2分，各1分。）
（3）促进装置中的二氧化硫气体全部吸收   （2分，意思对即可给分） 
（4）2MnO₄^—+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O （2分，没配平扣1分，气体符号不写不扣分，写化学方程式不给分）       15.00 （2分）    
（5） 90％ （3分，写成0.9或90.00%也可以，有效数字不考虑） 
（6）  ②   （2分，多选不给分）

（1）由于托盘天平只能准确到0.1g，而实验中需要称量样品4.000g，实验托盘天平达不到。
（2）由于空气中含有水蒸气，实验需要干燥空气。另一方面也可以通过观察气体流速来控制反应。
（3）由于装置中会残留SO₂，所以通过空气可以促进装置中的二氧化硫气体全部吸收。
（4）酸性高锰酸钾溶液能把草酸氧化生成CO₂气体，方程式为2MnO₄^—+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O。根据滴定管中的液面可知，终点时读数是15.10ml，所以消耗草酸溶液是15.10mol－0.10ml＝15.00ml。
（5）剩余高锰酸钾的物质的量是0.1000mol/L×0.01500L×0.4×10＝0.006mol，所以和SO₂反应的高锰酸钾是0.03mol－0.006mol＝0.024mol，则SO₂是0.024mol ×2.5＝0.06mol，所以FeS₂的物质的量是0.03mol，质量是0.03mol×120g/mol＝3.6g，起纯度3.6÷4×100％＝90％。
（6）①③均不能吸收SO₂，硝酸钡和SO₂反应生成硫酸钡沉淀，据此可以计算出SO₂的物质的量，答案选②。