黄铁矿(主要成分为FeS2)是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料．某化学学习小组对某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所示装置的石英管中.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$\frac{\underline{\;高� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

9．黄铁矿（主要成分为FeS₂）是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料．某化学学习小组对某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$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
Ⅱ、反应结束后，将乙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图所示．

①用足量稀硫酸溶解石英管中的固体残渣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250mL④取稀释液25.00mL，用浓度 0.100ml/L的酸性KMnO₄溶液滴定
问题讨论：
（1）Ⅰ中，甲瓶内所盛试剂是溶液．乙瓶内发生反应的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O、2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-．
（2）Ⅱ中，乙瓶加入H₂O₂溶液时反应的离子方程式为SO₃^2-+H₂O₂═SO₄^2-+H₂O．
（3）该黄铁矿中硫元素的质量分数为$\frac{32m{\;}_{2}}{233m{\;}_{1}}$×100%．
（4）Ⅲ的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有250mL容量瓶．
（5）Ⅲ的步骤④中，表示滴定已达终点的现象是最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色
（6）Ⅲ的步骤④进行了三次平行实验，测得消耗KMnO₄溶液体积分别为24.98mL、24.80mL、25.02mL（KMnO₄被还原为Mn²⁺）．根据上述数据，可计算出该黄铁矿样品铁元素的质量分数为$\frac{7}{m{\;}_{1}}$．

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，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和H₂O，亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子；
（2）过氧化氢具有强氧化性，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根，同时生成水；
（3）最终得到的沉淀为硫酸钡，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）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器；
（5）最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色，说明滴定到达终点；
（6）令硫铁矿中铁元素的质量分数为a，根据关系式MnO₄^-～5Fe²⁺～5Fe计算硫铁矿中铁元素的质量分数．

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，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和H₂O，亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子，乙中反应离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O\2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案为：NaOH；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O、2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）过氧化氢具有强氧化性，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根，同时生成水，反应离子方程式为：SO₃^2-+H₂O₂═SO₄^2-+H₂O，
故答案为：SO₃^2-+H₂O₂═SO₄^2-+H₂O；
（3）根据硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最终全部生成BaSO₄，则有n（BaSO₄）=$\frac{m{\;}_{2}}{233}$mol，所以n（S）=$\frac{m{\;}_{2}}{233}$mol，所以黄铁矿中硫元素的质量分数为：$\frac{\frac{{m}_{2}}{233}mol×32g/mol}{m{\;}_{1}}$×100%=$\frac{32m{\;}_{2}}{233m{\;}_{1}}$×100%，
故答案为：$\frac{32m{\;}_{2}}{233m{\;}_{1}}$×100%；
（4）Ⅲ的步骤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；
（5）最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色，说明滴定到达终点，
故答案为：最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色；
（6）令硫铁矿中铁元素的质量分数为a，则：
               MnO₄^-～5Fe²⁺～5Fe
              1mol         5×56g
0.1mol/L×25×10^-3L×10       m₁a g
所以1mol：0.1mol/L×25×10^-3L×10=5×56g：m₁a g
解得a=$\frac{7}{m{\;}_{1}}$，
故答案为：$\frac{7}{m{\;}_{1}}$．

点评本题考查物质成分和含量的测定，涉及常用化学用语、溶液的配制、氧化还原滴定、化学计算等，具有较强的综合性，计算时注意从质量守恒与关系式的角度分析．

练习册系列答案

18．使1.25g胆矾加热失水0.36g，所得晶体的化学式为（　　）

CuSO₄•3H₂O

CuSO₄•2H₂O

CuSO₄•H₂O

CuSO₄

17．下列有机反应中，不属于取代反应的是（　　）

	A．	CH₃COOH+CH₃CH₂OH $?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃₃+H₂O
	B．	CH₂═CH₂+HBr→CH₃CH₂Br
	C．	CH₄+Cl₂$\stackrel{光}{→}$CH₃Cl+HCl
	D．	+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$+HBr

4．分类是学习和研究化学的重要方法，下列分类合理的是（　　）

	A．	H₂SO₄和NaHSO₄都属于酸		B．	火碱和纯碱都属于碱
	C．	KOH和NH₃•H₂O都属于电解质		D．	Na₂O和Na₂O₂都属于碱性氧化物

14．硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业．生产硫化钠大多采用
无水芒硝（Na₂SO₄）-----炭粉还原法，其流程示意图1如下：

（1）若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO₂，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是热水会促进Na₂S水解，而稀碱液能抑制Na₂S水解．
（3）常温下，取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌．若反应后测得溶液的pH=4，则此时溶液中c（ S^2-）=4.0×10^-36mol•L^-1．
（已知：常温时CuS、Cu（OH）₂的Ksp分别为8.8×10^-36、2.2×10^-20）
（4）①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠
的实际用量与理论用量的比值）有关（如图2所示）．为使除汞效果最佳，应控制的条
件是：x=12，pH控制在9.0～10.0之间范围．
②某毛纺厂废水中含0.001mol•L^-1的硫化钠，与纸张漂白后的废水（含0.002mol•L^-1
NaClO）按1：2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离
子有SO₄^2-、Cl^-．

1．Cl₂在70℃的NaOH水溶液中，能同时发生两个自身氧化还原反应，反应完全后测得溶液中NaClO和NaClO₃的物质的量比为6：1，则溶液中NaCl和NaClO的物质的量之比为（　　）

18．按要求回答下列问题：
（1）设N_A为阿伏加德罗常数，一个Cl₂分子的质量为$\frac{71g}{{N}_{A}}$g；水煤气（CO和H₂的混合物）中含氢气的体积分数约为75%、CO的体积分数约为25%，则该水煤气的平均摩尔质量约为8.5g/mol．
（2）质量分数为29.8%的KCl溶液，其密度为1.15g/cm³，则500mL该溶液中KCl的物质的量为2.3mol．

19．甲、乙、丙三位同学分别用如下三套实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物）制取氨气．请你参与探究，并回答下列问题：

①制取氨气的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气（如果他们的实验操作都正确），你认为没有收集到氨气的同学是甲（填“甲”、“乙”或“丙”），收集不到氨气的主要原因是2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄（用化学方程式表示）；
③检验氨气是否收集满的方法是（简述操作方法、现象和结论）将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，则证明已收集满（或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，则证明已收集满）
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