Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是一种十分重要的矿物，曾是我国大多数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该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，从a处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，将乙瓶中的溶液进行如图2所示处理．（提示：H₂O₂可以氧化亚硫酸钠溶液）
【实验二】测定铁元素的含量．
Ⅲ．测定铁元素的含量的实验步骤如图3所示．MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
问题讨论：
（1）上述装置中，仅考虑硫元素含量测定准确性，甲瓶内所盛试剂是

 

溶液．
（2）II中除了可以用H₂O₂溶液作为氧化剂，还可以加入

 

（填序号）．
①氯水      ②浓H₂SO₄     ③HNO₃      ④Fe₂（SO₄）₃
（3）该黄铁矿中硫元素的质量分数为

 

．
（4）写出用稀硫酸溶解石英管中固体物的主要反应的离子方程式

 

．
III的步骤②中，若选用铁粉作还原剂，你认为合理吗？并说明理由．

 

（填“合理“或”不合理“）、理由：

 

（如合理，则此空不填）．
（5）若要测定铁元素的含量，则步骤III中还需要测定的数据有

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,含硫物质的性质及综合应用

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉；二氧化硫能和氢氧化钠反应生成盐；亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子；
（2）双氧水足量时才能将亚硫酸根离子完全转化，氯水、硝酸、硫酸铁都可以氧化亚硫酸钠，浓硫酸不能氧化亚硫酸钠；
（3）根据硫原子守恒计算硫铁矿中硫的质量，从而计算其质量分数；
（4）稀硫酸溶解石英管中固体物的主要反应是硫酸和氧化铁的反应生成硫酸铁和水，铁能转化为亚铁离子导致铁的含量增大；
（5）测定铁元素的含量需要测定消耗高锰酸钾溶液的体积；

解答： 解：（1）甲瓶是利用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，提供氧气氧化硫铁矿，避免二氧化碳干扰乙装置对二氧化硫的定量测定；
故答案为：NaOH；
（2）分析流程可知加入过氧化氢把亚硫酸钠氧化为硫酸钠，且不引入杂质，使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2-，氯水、硝酸、硫酸铁都可以氧化亚硫酸钠，但增加铁离子，浓硫酸不能氧化亚硫酸钠；
故答案：①③；
（3）将m₁ g该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，从a处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，生成的二氧化硫被过量氢氧化钠吸收生成亚硫酸钠，部分被氧化为硫酸钠，加入过氧化氢把亚硫酸钠全部氧化为硫酸钠，加入过量绿化比溶液得到沉淀质量为m₂g为硫酸钡的质量，物质的量=

m2

233

mol；
则黄铁矿中硫元素的质量分数=

m2 233 ×32

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%；
故答案为：

32m2

233m1

×100%；
（4）稀硫酸溶解石英管中固体物的主要反应是硫酸和氧化铁的反应，反应的离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，若选用铁粉作还原剂，加入铁元素，被高锰酸钾溶液滴定的亚铁离子增大，无法测定铁元素的含量，测定铁元素的含量增大；
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，不合理，加入铁元素，无法测定铁元素的含量；
（5）测定铁元素的含量需要测定消耗高锰酸钾溶液的体积，结合离子反应定量关系计算；
故答案为：消耗高锰酸钾溶液的体积；

点评：本题考查了物质性质的实验验证和流程分析判断，物质性质和干信息的利用是解题关键，题目难度中等．