Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂，含少量其他金屬硫化物）曾是我國一些硫酸廠制取硫酸夠主要原料．某化學學習小組對黃鐵礦石進行如下實驗探究：
【實驗一】測定硫元素的含量．
I．將m₁g黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，往甲瓶中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．石英管中主要發(fā)生反應的化學方程式為
4FeS₂+11O₂

高溫  .

Fe₂O₃+8SO₂．
Ⅱ．反應結束后，將乙瓶中的溶液按圖2的流程進行處理（H₂O₂可以氧化亞硫酸鈉）．

【實驗二】測定鐵元素的含量．
Ⅲ．測定鐵元素含量的實驗步驟如圖3所示（假設其他金屬元素不影響鐵元素的測定；MnO

- 4

在酸性條件下可將
Fe²⁺氧化成Fe³⁺，并被還原為Mn²⁺）．

問題討論：
（1）圖1裝置中，甲瓶內所盛試劑是

 

溶液．
（2）圖2流程中除了可以用H₂O₂溶液作為氧化劑，還可用

 

（填序號）為氧化劑．
①氯水    ②濃硫酸    ③HNO₃    ④Fe₂（SO₄）₃
（3）該黃鐵礦中硫元素的質量分數為

 

（用含字母的式子表示）．
（4）寫出在酸性溶液中，KMnO₄與Fe²⁺反應的離子方程式

 

．
（5）列式計算黃鐵礦樣品中鐵元素的質量（沒有計算過程；計算結果正確也不給分）．

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）空氣中含有二氧化碳，能和乙中的氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇反應生成碳酸鋇導致沉淀量增大，從而導致干擾硫元素的測定，所以要把空氣中二氧化碳除去，用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液除去即可；
（2）圖2流程目的是將+2價鐵氧化為+3價鐵，應選擇氧化性較強的氧化劑；
（3）分析最終產物，根據S元素守恒計算；
（4）亞鐵離子有還原性，酸性條件下高錳酸根離子有強氧化性，所以能發(fā)生氧化還原反應生成錳離子、鐵離子和水，據此寫出離子方程式；
（5）根據鐵元素守恒計算得出．

解答： 解：（1）空氣中含有二氧化碳，能和乙中的氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，碳酸鈉和氯化鋇反應生成碳酸鋇導致沉淀量增大，從而導致干擾硫元素的測定，所以要把空氣中二氧化碳除去，用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液除去即可，所以甲中盛放的是氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，故答案為：NaOH或KOH；
（2）圖2流程目的是將+2價鐵氧化為+3價鐵，應選擇氧化性較強的氧化劑，氯水和HNO₃都能氧化亞鐵離子，故答案為：①③；
（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

，質量分數=

32m2 233

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%，故答案為：

32m2

233m1

×100%；
（4）亞鐵離子有還原性，酸性條件下高錳酸根離子有強氧化性，所以能發(fā)生氧化還原反應生成錳離子、鐵離子和水，離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；Fe²⁺離子與酸性高錳酸鉀反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（5）濾液中含Fe²⁺物質的量為：n（Fe²⁺）=5×0.100mol?L^-1×V×10^-3L=5.00×10^-4Vmol，樣品中含鐵元素：n（Fe）=10×

2

3

×5.00×10^-4Vmol=

1

3

×10^-2Vmol，樣品中鐵元素的質量：m（Fe）=56g?mol^-1×

1

3

×10^-2Vmol=0.187Vg，故答案為：0.187Vg．

點評：考查物質組成與含量的測定、對實驗原理理解、氧化還原滴定、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對知識的綜合運用，理解實驗原理是解題的關鍵，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用分析解決問題的能力，質量分數計算量較大、步驟較多，是易錯點．．