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+11O₂

高温  .

2Fe₂O₃+8SO₂，4FeS+7O₂

高温  .

2Fe₂O₂+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）鼓入空气的作用是

 

．
（2）反应结束后，乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是（用化学方程式表示）

 

．H₂O₂可以看作是一种很弱的酸，写出其电离方程式：

 

．
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为

 

（列出表达式即可）．
【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）某同学一共进行了四次滴定实验，实验结果记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次	第四次
消耗KMnO4溶液体积/mL	25.00	25.03	20.00	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

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：（1）硬质试管中发生的反应需要氧气，且空气能将生成的二氧化硫完全吹出，否则会产生误差；
（2）亚硫酸钠具有还原性、双氧水具有氧化性，二者发生氧化还原反应；双氧水是弱酸，部分电离生成氢离子和酸根离子；
（3）亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，硫酸根离子和钡离子反应生成白色沉淀硫酸钡，根据S原子守恒计算S元素质量，从而计算其质量分数；
（4）用Fe还原铁离子时导致Fe元素含量增大；
（5）根据仪器作用选取仪器；
（6）第三次消耗高锰酸钾溶液太少，舍去，则每次消耗KMnO₄溶液平均体积=

25.00+25.03+24.97

3

mL=25.00mL，根据高锰酸根离子和亚铁离子之间的关系式计算亚铁离子的物质的量浓度．

解答： 解：（1）鼓入空气的作用显然是提供氧气，并且将生成的SO₂完全吹出，使之完全被乙中的氢氧化钠吸收，
故答案为：提供反应物O₂，排出装置中生成的SO₂使之完全被乙吸收；
（2）为减少实验误差，最后使SO₃^2-完全转化成SO₄^2-，从而生成硫酸钡沉淀，双氧水足量时才能将亚硫酸根离子完全转化，反应为Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；H₂O₂是弱酸，电离方程式是H₂O₂?H⁺+HO₂^-，
故答案为：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；H₂O₂?H⁺+HO₂^-；
（3）亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠，硫酸根离子和钡离子反应生成白色沉淀硫酸钡，n（BaSO₄）=

m2g

223g/mol

=

m2

233

mol，根据S原子守恒得n（S）=n（BaSO₄）=

m2

233

mol，S元素质量分数=

m2 233 mol×32g/mol

m1g

×100%=

32m2

233m1

×100%，
故答案为：

32m2

233m1

×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）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，
故答案为：250mL容量瓶；
（6）依据实验流程分析，Fe²⁺被高锰酸钾溶液滴定发生氧化还原反应，滴定过程中高锰酸钾溶液平均消耗体积=

25.00+25.03+24.97

3

mL=25.00mL（20.00ml的数值与其他数据相差较大，舍去）；氧化还原反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
设亚铁离子物质的量为x，依据方程式得到：
5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5     1
x 0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）=

0.0125mol

0.025L

=0.5000mol/L，
故答案为：0.5000mol/L．

点评：本题考查物质中元素含量的测定，为高考高频点，侧重考查学生分析、推理及知识运用能力，明确实验原理是解本题关键，知道仪器的选取方法，注意容量瓶规格要注明，注意（6）中20.00mL这个数据要舍去，为易错点．