Question

17．如圖是某實驗室測定黃鐵礦（主要成分為FeS₂）中硫元素的質量分數(shù)的裝置：

實驗時有如下操作：
A．連接好全部儀器，并檢查其氣密性
B．稱取研細的黃鐵礦樣品
C．將樣品小心放硬質試管中部
D．以均勻的速度不斷鼓入空氣
E．將試管中樣品加熱到800℃～850℃
F．用標準碘溶液滴定含淀粉的SO₂水溶液
（1）裝置①的作用是除去空氣中可能含有的SO₂等氣體裝置②的作用是干燥氣體
（2）I₂跟SO₂水溶液反應的離子方程式為I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-
（3）根據(jù)當?shù)稳胱詈笠坏螘r溶液顏色由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內(nèi)不褪色 現(xiàn)象判斷滴定已達到終點．
（4）有同學認為用上述裝置測出的黃鐵礦中硫元素的質量分數(shù)會偏低，其原因可能是黃鐵礦燃燒不完全或二氧化硫沒充分吸收或部分氧化成三氧化硫（只需舉出一種可能）
（5）完成下列計算：
若取6g樣品在空氣中充分灼燒，將吸收了SO₂氣體的淀粉溶液用0.1mol/L的標準碘溶液滴定，完全反應消耗溶液體積600mL，則樣品中硫元素的質量分數(shù)為32%（假設雜質不參加反應）．

Answer 1

分析 依據(jù)裝置圖分析實驗過程，是利用空氣中的氧氣和黃鐵礦反應生成二氧化硫，被含有淀粉的水溶液吸收，通過碘單質的溶液滴定到淀粉變藍計算生成二氧化硫的含量，實驗操作為連接裝置，檢查裝置氣密性，稱取研細的黃鐵礦樣品，放入硬質試管中部，以均勻的速度不斷鼓入空氣，并將硬質試管中樣品加熱反應，用標準碘溶液滴定含淀粉的SO₂的水溶液，
（1）裝置①中是高錳酸鉀溶液與氫氧化鉀溶液的混合溶液，目的是為了吸收空氣中可能含有的二氧化硫氣體；裝置②干燥管中的氯化鈣是干燥氣體的作用；
（2）碘單質具有氧化性，可以氧化二氧化硫為硫酸，碘單質被還原為碘離子，寫出反應的離子方程式；
（3）依據(jù)滴定實驗和反應過程碘單質滴入最后一滴溶液顏色由無色變化為藍色，證明二氧化硫全部反應；
（4）依據(jù)黃鐵礦燃燒不完全則生成的二氧化硫偏少以及二氧化硫沒充分吸收或部分氧化成三氧化硫來分析；
（5）依據(jù)反應I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，計算二氧化硫物質的量，礦樣中的硫全部轉化為SO₂，并全部被水吸收，依據(jù)硫元素守恒計算硫元素的質量含量．

解答 解：裝置圖實驗過程分析可知，是利用空氣中的氧氣和黃鐵礦反應生成二氧化硫，被含有淀粉的水溶液吸收，通過碘單質的溶液滴定到淀粉變藍計算生成二氧化硫的含量，實驗操作為連接裝置，檢查裝置氣密性，稱取研細的黃鐵礦樣品，放入硬質試管中部，以均勻的速度不斷鼓入空氣，并將硬質試管中樣品加熱反應，用標準碘溶液滴定含淀粉的SO₂的水溶液，
（1）裝置①中溶液是高錳酸鉀溶液與氫氧化鉀溶液的混合溶液，目的是為了吸收空氣中可能含有的二氧化硫氣體，避免對測定結果產(chǎn)生誤差；裝置②干燥管中的氯化鈣是除去混有的水蒸汽，干燥氣體的作用，
故答案為：除去空氣中可能含有的SO₂等氣體；干燥氣體；
（2）碘單質具有氧化性，可以氧化二氧化硫為硫酸，碘單質被還原為碘離子，反應的離子方程式為：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，
故答案為：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（3）利用標準碘單質溶液滴定含淀粉和二氧化硫的無色溶液，碘單質滴入最后一滴溶液顏色由無色變化為藍色，且半分鐘內(nèi)不褪色，證明二氧化硫全部反應，故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏螘r溶液顏色由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（4）因為黃鐵礦燃燒不完全則生成的二氧化硫偏少以及二氧化硫沒充分吸收或部分氧化成三氧化硫，所以與碘單質反應的二氧化硫偏小，故測出的黃鐵礦中硫元素的質量分數(shù)通常將偏低，
故答案為：黃鐵礦燃燒不完全或二氧化硫沒充分吸收或部分氧化成三氧化硫；
（5）若稱得礦樣的質量為6g，消耗標準碘溶液的體積為600mL 濃度為0.1mol•L^-1，碘單質物質的量=0.1mol•L^-1×0.6L=6×10^-2mol；依據(jù)反應定量關系計算；
I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
1 1
6×10^-2mol n（SO₂）
n（SO₂）=6×10^-2mol
則該黃鐵礦樣品中硫元素的質量分數(shù)=$\frac{6×1{0}^{-2}mol×32g/mol}{6g}$×100%=32%，
故答案為：32%．

點評 本題考查了物質性質的探究實驗設計和過程分析判斷，滴定實驗的過程理解和溶液配制的基本操作步驟應用，物質性質是解題關鍵，題目難度中等．