题目内容
黄铁矿在高温时和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫（假设矿石中的杂质不参与化学反应）．某化学学习小组对黄铁矿样品进行如下实验探究：
【实验一】测定硫元素的含量
Ⅰ．实验装置如图所示（夹持和加热装置省略）．A中的试剂是双氧水，将m1g该黄铁矿样品放入硬质玻璃管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中的黄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用足量稀硫酸溶解硬质玻璃管D中的固体残渣；
②加还原剂使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+后，过滤、洗涤；
③将滤液稀释至250ml；
④每次取稀释液25.00ml，用已知物质的量浓度为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．
请回答下列问题：
（1）仪器B中发生反应的化学方程式是 ；仪器C中装入的试剂是 ．E瓶的作用是 ．
（2）Ⅱ中加入H2O2发生反应的离子方程式 ．
（3）Ⅲ的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须要有 ；④中取稀释液25.00ml需用的仪器是 ．
（4）假设在整个实验过程中硫元素和铁元素没有损失，则该黄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）；该黄铁矿中铁元素的质量分数为 ．（用含m1、c、V的代数式表示）
【实验一】测定硫元素的含量
Ⅰ．实验装置如图所示（夹持和加热装置省略）．A中的试剂是双氧水，将m1g该黄铁矿样品放入硬质玻璃管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中的黄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用足量稀硫酸溶解硬质玻璃管D中的固体残渣；
②加还原剂使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+后，过滤、洗涤；
③将滤液稀释至250ml；
④每次取稀释液25.00ml，用已知物质的量浓度为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．
请回答下列问题：
（1）仪器B中发生反应的化学方程式是
（2）Ⅱ中加入H2O2发生反应的离子方程式
（3）Ⅲ的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须要有
（4）假设在整个实验过程中硫元素和铁元素没有损失，则该黄铁矿样品中硫元素的质量分数为
分析：（1）B装置为制取氧气的装置，根据反应物为液体和固体选择试剂并写出反应的化学方程式；装置中生成的氧气含有水蒸气需要在通入玻璃管前除去水蒸气；根据二氧化硫有毒能够污染大气分析E装置作用；
（2 过氧化氢能够将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，据此写出反应的化学方程式；
（3）依据配制一定体积溶液的操作步骤分析；根据稀释液为酸性溶液选择滴定管类型；
（4）样品质量为m1g，依据流程分析可知得到硫酸钡沉淀为m2g，依据硫元素守恒计算硫元素质量得到硫元素的质量分数；依据滴定实验消耗的高锰酸钾物质的量结合反应的定量关系计算亚铁离子物质的量，依据铁元素守恒得到样品中含有的铁元素质量分数．
（2 过氧化氢能够将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，据此写出反应的化学方程式；
（3）依据配制一定体积溶液的操作步骤分析；根据稀释液为酸性溶液选择滴定管类型；
（4）样品质量为m1g，依据流程分析可知得到硫酸钡沉淀为m2g，依据硫元素守恒计算硫元素质量得到硫元素的质量分数；依据滴定实验消耗的高锰酸钾物质的量结合反应的定量关系计算亚铁离子物质的量，依据铁元素守恒得到样品中含有的铁元素质量分数．
解答：解：（1）A中为液体，B为固体，发生反应制取氧气，可以选用双氧水在催化剂二氧化锰作用下生成氧气，反应的化学方程式：2H2O2
2H2O+O2↑；
装置中生成的氧气含有水蒸气需要在通入玻璃管前除去水蒸气，选用浓硫酸进行干燥；铁矿石和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，E装置是吸收二氧化硫气防止污染环境；
故答案为：2H2O2
2H2O+O2↑；浓硫酸；吸收反应产生的SO2 （或将反应产生的SO2全部转化为SO32-）；
（2）Ⅱ中加入过量H2O2溶液发生的反应是过氧化氢氧化亚硫酸根离子生成硫酸根离子，过氧化氢被还原为水，反应的离子方程式为：H2O2+SO32-═SO42-+H2O，
故答案为：H2O2+SO32-═SO42-+H2O；
（3）依据配制一定体积溶液的操作步骤为溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等，使用的仪器为：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，所以还需要需胶头滴管、250ml容量瓶；高锰酸钾溶液具有强氧化性需要盛在酸式滴定管中；稀释液显示酸性，取稀释液25.00ml需用的仪器为酸式滴定管，
故答案为：胶头滴管、250ml容量瓶；酸式滴定管；
（4）样品质量为m1g，依据流程分析可知得到硫酸钡沉淀为m2g，硫元素物质的量=硫酸钡物质的量=
=
mol；依据硫元素守恒计算硫元素质量得到硫元素的质量分数=
×100%=
×100%；
依据滴定实验消耗的高锰酸钾物质的量结合反应的定量关系计算亚铁离子物质的量，反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═Mn2++5Fe3++4H2O；
设亚铁离子物质的量为n，25mL溶液消耗高锰酸钾物质的量=c mol/L×Vml×10-3L/mol=cV×10-3mol
5Fe2+～MnO4-
5 1
n cV×10-3mol
n=5cV×10-3mol
所以250mL溶液中含铁元素物质的量：5cV×10-2mol，
依据铁元素守恒得到样品中含有的铁元素质量分数=
×100%=
；
故答案为：
×100%；
．
| ||
装置中生成的氧气含有水蒸气需要在通入玻璃管前除去水蒸气，选用浓硫酸进行干燥；铁矿石和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，E装置是吸收二氧化硫气防止污染环境；
故答案为：2H2O2
| ||
（2）Ⅱ中加入过量H2O2溶液发生的反应是过氧化氢氧化亚硫酸根离子生成硫酸根离子，过氧化氢被还原为水，反应的离子方程式为：H2O2+SO32-═SO42-+H2O，
故答案为：H2O2+SO32-═SO42-+H2O；
（3）依据配制一定体积溶液的操作步骤为溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等，使用的仪器为：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，所以还需要需胶头滴管、250ml容量瓶；高锰酸钾溶液具有强氧化性需要盛在酸式滴定管中；稀释液显示酸性，取稀释液25.00ml需用的仪器为酸式滴定管，
故答案为：胶头滴管、250ml容量瓶；酸式滴定管；
（4）样品质量为m1g，依据流程分析可知得到硫酸钡沉淀为m2g，硫元素物质的量=硫酸钡物质的量=
| m2 |
| 233g/mol |
| m2 |
| 233 |
| ||
| m1 |
| 32m2 |
| 233m1 |
依据滴定实验消耗的高锰酸钾物质的量结合反应的定量关系计算亚铁离子物质的量，反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═Mn2++5Fe3++4H2O；
设亚铁离子物质的量为n，25mL溶液消耗高锰酸钾物质的量=c mol/L×Vml×10-3L/mol=cV×10-3mol
5Fe2+～MnO4-
5 1
n cV×10-3mol
n=5cV×10-3mol
所以250mL溶液中含铁元素物质的量：5cV×10-2mol，
依据铁元素守恒得到样品中含有的铁元素质量分数=
| 5cV×10-2mol×56g/mol |
| m1g |
| 2.8cV |
| m1 |
故答案为：
| 32m2 |
| 233m1 |
| 2.8cV |
| m1 |
点评：本题考查测定铁元素的含量、测定硫元素的含量、实验操作以及有关计算，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题；试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力；该类试题主要是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心，通过是什么、为什么和怎样做重点考查实验基本操作的规范性和准确性及灵活运用知识解决实际问题的能力．
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