Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂，含少量其他金属硫化物）曾是我国一些硫酸厂制取硫酸的主要原料．某化学学习小组对黄铁矿石进行如下实验探究：
【实验一】测定硫元素的含量．
Ⅰ．将m₁ g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，往甲瓶中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．石英管中主要发生反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂

高温  .

 2Fe₂O₃+8SO₂．

Ⅱ．反应结束后，将乙瓶中的溶液按图2的流程进行处理（H₂O₂可以氧化亚硫酸钠）．

【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图3所示（假设其他金属元素不影响铁元素的测定；MnO₄^-在酸性条件下可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，并被还原为Mn²⁺）．

问题讨论：
（1）图2装置中，甲瓶内所盛试剂是

 

溶液．
（2）图3流程中除了可以用H₂O₂溶液作为氧化剂，还可用

 

（填序号）为氧化剂．
①氯水    ②浓硫酸    ③HNO₃    ④Fe₂（SO₄）₃
（3）该黄铁矿中硫元素的质量分数为

 

（用含字母的式子表示）．
（4）写出在酸性溶液中，KMnO₄与Fe²⁺反应的离子方程式

 

．
（5）列式计算黄铁矿样品中铁元素的质量（没有计算过程；计算结果正确也不给分）

 

．
（6）有同学认为用上述方法所测定的铁元素的含量比实际含量偏大（上述实验操作、计算均正确），其原因是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）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；
（2）H₂O₂溶液将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，与BaCl₂反应，从而得到BaSO₄沉淀，此过程不能引入SO_4^2-离子，据此判断判断；
（3）计算出硫酸钡中硫元素质量与黄铁矿质量计算得出答案；
（4）利用氧化还原反应方程式配平规律写出化学方程式；
（5）根据高锰酸钾的物质的量计算出Fe²⁺的物质的量，利用铁原子守恒，计算出铁的含量；
（6）根据步骤Ⅲ中操作分析判断．

解答： 解：（1）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，
故答案为：NaOH（或KOH）；
（2）H₂O₂溶液将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，与BaCl₂反应，从而得到BaSO₄沉淀，此过程不能引入SO_4^2-离子，故排除②④，
故答案为：①③；
（3）生成的BaSO₄的质量为m₂g，则硫元素质量为

32m2

233

g，则黄铁矿中硫元素的质量分数为

32m2

233m1

，
故答案为：

32m2

233m1

；
（4）Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，写出化学方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）滤液中含Fe²⁺：n（Fe²⁺）=5×0.100mol/L×V×10^-3L=5.00V×10^-4mol，
样品组含铁元素：n（Fe）=10×

2

3

×5.00V×10^-4mol=

1

3

V×10^-2mol，
样品中含铁元素的质量：n（Fe）=56g/mol×

1

3

×10^-2Vmol=0.187Vg，
故答案为：0.187Vg；
（6）步骤Ⅲ中，①中加入了足量的稀硫酸，②中加入了过量的铁粉，则稀硫酸会与Fe粉反应，增加了滤液中Fe²⁺的含量，
故答案为：过量的稀硫酸会与Fe粉反应，增加了滤液中Fe²⁺的含量．

点评：本题考查学生对实验原理的理解、实验基本操作、对操作的评价、氧化还原滴定、化学计算等，综合性较大，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．