题目内容

在高温时硫铁矿(主要成分FeS2)和氧气反应生成三氧化二铁和二氧化硫(假设硫铁矿中的杂质不参与化学反应)。某化学研究学习小组对硫铁矿样品进行如下实验探究:
【实验一】测定硫元素的含量
I.实验装置如下图所示(夹持和加热装置已省略)。A中的试剂是双氧水,将m·g该硫铁矿样品放人硬质玻璃管D中。从A向B中逐滴滴加液体,使气体发生装置不断地缓缓产生气体,高温灼烧硬质玻璃管D中的硫铁矿样品至反应完全。

II.反应结束后,将E瓶中的溶液进行如下处理:

【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用足量稀硫酸溶解已冷却的硬质玻璃管D中的固体,过滤,得到滤液A;
②在滤液A中加入过量的还原剂使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+,过滤,得到滤液B;
③将滤液B稀释为250 mL;
④取稀释液25.00 mL,用浓度为c mol/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V mL。
请根据以上实验,回答下列问题:
(1)I中装置C中盛装的试剂是_          ;E瓶的作用是_          。
(2)11中加入过量H2O2溶液发生反应的离子方程式为____。
(3)111的步骤③中,将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,
还必须要用到的是_          ;④中盛装KMnO3溶液的仪器是_          。
(4)假设在整个实验过程中硫元素和铁元素都没有损失,则该硫铁矿样品中硫元素的质量分数为_          。(用含m1和m2的代数式表示);铁元素的质量分数为____。(用含m1、c、v的代数式表示)
(14分)(1)浓硫酸(1分);吸收二氧化硫(2分)(2)H2O2+SO32-=SO42-+H2O(3分)
(3)250ml容量瓶(2分);酸式滴定管(2分)
(4)×100%(2分);×100%(2分)

试题分析:(1)A中盛有双氧水,说明该装置是制备氧气的。由于氧气中含有水蒸气,所以C中盛装的试剂是浓硫酸,用来干燥氧气;硫铁矿样品和氧气在高温下反应生成SO2,所以E中氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化硫。
(2)氢氧化钠溶液吸收二氧化硫生成亚硫酸钠,所以11中加入过量H2O2的目的是氧化亚硫酸钠,生成硫酸钠。因此溶液中发生反应的离子方程式为H2O2+SO32-=SO42-+H2O.
(3)111的步骤③中,将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,
还必须要用到的是250mL容量瓶;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,所以④中盛装KMnO3溶液的仪器是酸式滴定管。
(4)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,则
S——BaSO4
32g   233g
x    m2g
解得x=g
所以质量分数=×100%
高锰酸钾的还原产物是Mn2+,在反应中得到7-2=5个电子。而Fe2+在反应中失去1个电子,所以根据电子的得失守恒可知,在25.00ml溶液中亚铁离子的物质的量是cmol/L×0.001VL×5=0.005cVmol,所以铁元素的质量分数=×100%=×100%
练习册系列答案
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工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸,为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学校学习小组进行以下探究实验:
[一](1)将已除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷的热的浓硫酸中,10分钟后移人硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是                   ;
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液X并收集到气体Y。①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+,若要确认其中的Fe2+,应选用       
(选填序号)
a.KSCN溶液和氯水  .b铁.粉和KSCN溶液   c.浓氨水  d.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g由于此推知气体Y中SO2的体积分数为             ;
[探究二]分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体,为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)
(3)装置B中试剂的作用是                ;
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是             ;(用化学方程式表示)
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于           (选填序号)
a.A之前    b.A-B间    c.B-C间    d.C-D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验的现象应是              ;
(7)若要测定限定体积气体Y中H2含量(标准状况下约有28ml H2),除用测量H2体积方法外,否选用质量称量方法?做出判断并说明理由               。
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按实验顺序,该同学记录的现象如下:①开始没有明显现象;②有白色絮状沉淀生成;③白色沉淀消失;④原溶液中不溶物完全溶解,此时溶液呈浅绿色;⑤静置24小时后,溶液呈棕黄色。
实验三:再向该试管中加入一定量的氢氧化钠溶液,最终只得到红棕色沉淀。
请回答下列问题:
(1)实验一反应的化学方程式__________________________________________。
(2)实验二所得溶液为什么静置24小时后由浅绿色变为棕黄色
_______________________________________________________________________。
(3)写出实验二中产生①、②现象的反应离子方程式:__________________________,
____________________________________。
(4)由此可知该假设_____________(填“成立”,“不成立”或“无法确定”)。

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