Question

黃鐵礦是我國大多數硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學興趣小組對某黃鐵礦石（主要成分為FeS₂）進行如下實驗探究．
【實驗一】：測定硫元素的含量
I．將m₁g該黃鐵礦樣品放入如下圖所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全得到紅棕色固體和一種刺激性氣味的氣體．寫出石英管中發生反應的化學方程式為：

4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂

．

Ⅱ．反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如下處理：

問題討論：
（1）I中，甲中所盛試劑是

堿石灰

．
（2）Ⅱ中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-

；
發生反應的離子方程式為

SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O

．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質量分數為

32m2

233m1

×100%

．
【實驗二】：設計以下實驗方案測定鐵元素的含量

問題討論：
（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測得的鐵元素的含量

偏大

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同）；若將稀釋液久置后再用酸性KMnO₄滴定，則所測得的鐵元素的含量

偏小

．
（5）③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有

250mL容量瓶

．
（6）某同學一共進行了三次滴定實驗，三次實驗結果記錄如下：

實驗次數	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液體積/mL	26.42	25.05	24.95

根據所給數據，計算該稀釋液中Fe²⁺的物質的量濃度為c=

0.5mol/L

．（提示：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O）

Answer 1

分析：Ⅰ石英管中發生反應是高溫下FeS₂被氧氣氧化成二氧化硫和三氧化二鐵；
Ⅱ（1）甲中使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，所以選用堿石灰；
（2）為減少實驗誤差，使SO₃^2-完全轉化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀，雙氧水足量時才能將亞硫酸根離子完全轉化；反應方程式是亞硫酸根離子與雙氧水的反應；
（3）根據硫原子守恒計算硫鐵礦中硫的質量，從而計算其質量分數；
（4）鐵和鐵離子反應生成的亞鐵離子物質的量增大；若將稀釋液久置，溶液中的亞鐵離子部分被氧化成鐵離子；
（5）根據一定物質的量濃度溶液的配制中需使用的儀器完成；
（6）先判斷滴定數據的有效性，然后依據實驗過程和滴定實驗消耗的高錳酸鉀溶液體積的平均數，結合氧化還原反應離子方程式計算亞鐵離子物質的量，計算25ml溶液中亞鐵離子的濃度．

解答：解：Ⅰ．高溫下，FeS₂被氧氣氧化成二氧化硫和氧化鐵，根據化合價升降相等配平：二硫化亞鐵當做整體，化合價總共升高了（1×1+5×2）=11價，氧氣化合價降低4價，所以氧氣前面配11，二硫化亞鐵前面配4，配平后的化學方程式為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案為：4FeS₂+11O₂  

高溫  .

 2Fe₂O₃+8SO₂；
Ⅱ．（1）由于甲裝置需要使用固體干燥劑，用于除掉空氣中的水分，可以選用堿石灰；
故答案為：堿石灰；
（2）為使亞硫酸根離子完全轉化為硫酸根離子，所以加入的雙氧水要足量；亞硫酸根離子被雙氧水氧化成硫酸根離子，反應的離子方程式為：SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O，
故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；  SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O；
（3）最終所得沉淀是硫酸鋇，根據硫原子守恒得硫的質量，設硫的質量為x，
  S-----BaSO₄
 32g    233g
  x      m₂g
 x=

32m2

233

g
質量分數=

32m2

233m1

×100%，
故答案為：

32m2

233m1

×100%（或其他合理答案）
（4）鐵和鐵離子反應生成的亞鐵離子物質的量增大，用高錳酸鉀物質的量增大，測定結果偏大；若將稀釋液久置后，溶液中的亞鐵離子會被氧化成三價鐵離子，滴定時消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏小，測定結果偏小，
故答案為：偏大； 偏小；
（5）一定物質的量濃度溶液的配制中，除了燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要250mL容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶（沒寫規格不得分）；
（6）由于第一次滴定數據誤差過大，應該失去，所以滴定過程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積=

25.05+24.95

2

mL=25.00ml；
氧化還原反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，設亞鐵離子物質的量為x，依據方程式計算得到：
 5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
  5    1
 x   0.1mol/L×0.025L
 x=5×0.1mol/L×0.025L=0.0125mol，
c（Fe²⁺）=

0.0125mol

0.025L

=0.5mol/L，
 故答案為：0.5mol/L．

點評：本題考查物質成分和含量的測定，涉及儀器選用、誤差分析、質量分數計算等知識，具有較強的綜合性，解題時注意從質量守恒的角度分析，本題難度中等．