Question

3．下列實(shí)驗(yàn)步驟是興趣小組對(duì)某混合樣品含量的測(cè)定，樣品成分為FeO、FeS₂、SiO₂、及其它雜質(zhì)，雜質(zhì)不與酸堿反應(yīng)，受熱穩(wěn)定．（步驟中所加試劑均為足量）
①稱(chēng)量m g樣品灼燒．裝置如下：

②D瓶溶液$\stackrel{H_{2}O_{2}溶液}{→}$$\stackrel{BaCl_{2}溶液}{→}$$\stackrel{連續(xù)操作1}{→}$固體（ag）
③
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）連接好儀器后，如何檢查整套裝置的氣密性向D中加水浸沒(méi)導(dǎo)管，夾緊止水夾a，微熱C，導(dǎo)管口有氣泡，停止微熱后，若D導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好．
（2）A瓶?jī)?nèi)所盛試劑是氫氧化鈉溶液．灼燒完成后熄滅酒精燈，若立即停止通空氣，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響是（寫(xiě)兩點(diǎn)）D中溶液倒吸、SO₂不能全部排出或測(cè)得硫元素的含量偏低．
（3）步驟②中加入雙氧水的離子方程式為SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O．若此步驟不加入雙氧水對(duì)測(cè)定硫元素含量的影響是偏高（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）．
（4）連續(xù)操作1為過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量；連續(xù)操作2為洗滌、灼燒、稱(chēng)量．
（5）從步驟③的bg濾渣入手，可測(cè)定SiO₂的含量，下面各組試劑中不適合測(cè)定的是BC．
A．NaOH溶液、稀硫酸            
B．Ba（OH）₂溶液、鹽酸
C．氨水、稀硫酸                 
D．NaOH溶液、鹽酸
（6）求樣品中FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（列出算式即可）$\frac{（\frac{c}{160}×2-\frac{a}{233}×\frac{1}{2}）×72}{m}×100%$．

Answer 1

分析 樣品成分為FeO、FeS₂、SiO₂、及其它雜質(zhì)，雜質(zhì)不與酸堿反應(yīng)，受熱穩(wěn)定，mg樣品灼燒FeS₂燃燒生成Fe₂O₃和SO₂
①A瓶是氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳等酸性氣體，B裝置是濃硫酸干燥氣體，C裝置是樣品灼燒得到氧化鐵固體和二氧化硅，裝置D是吸收生成的二氧化硫氣體生成亞硫酸鈉；
②D瓶中加入過(guò)氧化氫氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，加入氯化鋇溶液形成硫酸鋇沉淀，過(guò)濾、洗滌、干燥得到固體為BaSO₄ag；
③C中固體為FeO、Fe₂O₃和SiO₂和其他雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解生成硫酸亞鐵、硫酸鐵溶液，過(guò)濾得到濾渣為SiO₂和其他雜質(zhì)bg，濾液中加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氫氧化鉀溶液沉淀鐵離子為Fe（OH）₃，過(guò)濾得到濾渣洗滌干燥后灼燒得到紅褐色固體Fe₂O₃質(zhì)量為cg；
（1）連接好儀器后，關(guān)閉緊止水夾a，微熱C檢查整套裝置的氣密性，依據(jù)導(dǎo)氣管氣泡冒出，停止加熱導(dǎo)氣管中有水柱上升證明氣密性完好；
（2）上述分析可知A為氫氧化鈉溶液用來(lái)吸收空氣中二氧化碳避免影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，灼燒完成后熄滅酒精燈，若立即停止通空氣，可能會(huì)引起倒吸，生成的二氧化硫不能全部進(jìn)入裝置D中吸收；
（3）過(guò)氧化氫是氧化亞硫酸根離子為硫酸根離子全部沉淀，如不加入過(guò)氧化氫氧化，生成的沉淀含有BaSO₃，稱(chēng)量過(guò)程中易被空氣中氧氣氧化，計(jì)算得到硫元素質(zhì)量偏高；
（4）依據(jù)上述分析的連續(xù)操作1是過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量；連續(xù)操作2是洗滌、干燥、灼燒、稱(chēng)量；
（5）C中固體為FeO、Fe₂O₃和SiO₂和其他雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解生成硫酸亞鐵、硫酸鐵溶液，過(guò)濾得到濾渣為SiO₂和其他雜質(zhì)bg，雜質(zhì)不與酸堿反應(yīng)，受熱穩(wěn)定，分離后測(cè)定SiO₂的含量的方法是：溶解二氧化硅后過(guò)濾，得到不溶雜質(zhì)固體，濾液中加入酸生成硅酸沉淀，元素守恒計(jì)算得到二氧化硅的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算二氧化硅含量；
（6）樣品成分為FeO、FeS₂、SiO₂、及其它雜質(zhì)，依據(jù)鐵元素守恒分析計(jì)算，實(shí)驗(yàn)③中得到的固體是氧化鐵質(zhì)量為cg，實(shí)驗(yàn)②是FeS₂中硫元素最后生成硫酸鋇沉淀為ag，據(jù)此可以依據(jù)硫元素守恒計(jì)算原樣品中FeS₂的物質(zhì)的量，原樣品中FeO物質(zhì)的量應(yīng)是鐵元素總物質(zhì)的量減去FeS₂中鐵元素物質(zhì)的量，得到氧化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：樣品成分為FeO、FeS₂、SiO₂、及其它雜質(zhì)，雜質(zhì)不與酸堿反應(yīng)，受熱穩(wěn)定，mg樣品灼燒FeS₂燃燒生成Fe₂O₃和SO₂
①A瓶是氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳等酸性氣體，B裝置是濃硫酸干燥氣體，C裝置是樣品灼燒得到氧化鐵固體和二氧化硅，裝置D是吸收生成的二氧化硫氣體生成亞硫酸鈉；
②D瓶中加入過(guò)氧化氫氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，加入氯化鋇溶液形成硫酸鋇沉淀，過(guò)濾、洗滌、干燥得到固體為BaSO₄ag；
③C中固體為FeO、Fe₂O₃和SiO₂和其他雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解生成硫酸亞鐵、硫酸鐵溶液，過(guò)濾得到濾渣為SiO₂和其他雜質(zhì)bg，濾液中加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氫氧化鉀溶液沉淀鐵離子為Fe（OH）₃，過(guò)濾得到濾渣洗滌干燥后灼燒得到紅褐色固體Fe₂O₃質(zhì)量為cg；
（1）檢查整套裝置的氣密性，先連接好儀器后，關(guān)閉緊止水夾a，微熱C，依據(jù)導(dǎo)氣管氣泡冒出，停止加熱導(dǎo)氣管中有水柱上升證明氣密性完好，具體步驟為：向D中加水浸沒(méi)導(dǎo)管，夾緊止水夾a，微熱C，導(dǎo)管口有氣泡，停止微熱后，若D導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好；
故答案為：向D中加水浸沒(méi)導(dǎo)管，夾緊止水夾a，微熱C，導(dǎo)管口有氣泡，停止微熱后，若D導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好；
（2）上述分析可知A中是氫氧化鈉溶液，用來(lái)吸收通入空氣中二氧化碳，避免影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，灼燒完成后熄滅酒精燈，若立即停止通空氣，可能會(huì)引起倒吸，生成的二氧化硫不能全部進(jìn)入裝置D中吸收等；
故答案為：氫氧化鈉，D中溶液倒吸、SO₂不能全部排出或測(cè)得硫元素的含量偏低；
（3）過(guò)氧化氫是氧化亞硫酸根離子為硫酸根離子全部沉淀，步驟②中加入雙氧水的離子方程式為：SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O，如不加入過(guò)氧化氫氧化，生成的沉淀含有BaSO₃，稱(chēng)量過(guò)程中易被空氣中氧氣氧化，計(jì)算得到硫元素質(zhì)量偏高；
故答案為：SO₃^2-+H₂O₂=SO₄^2-+H₂O，偏高；
（4）依據(jù)上述分析可知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)操作1是過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量；連續(xù)操作2是洗滌、干燥、灼燒、稱(chēng)量；
故答案為：過(guò)濾，干燥，灼燒；
（5）③C中固體為FeO、Fe₂O₃和SiO₂和其他雜質(zhì)，加入稀硫酸溶解生成硫酸亞鐵、硫酸鐵溶液，過(guò)濾得到濾渣為SiO₂和其他雜質(zhì)bg，雜質(zhì)不與酸堿反應(yīng)，受熱穩(wěn)定，從步驟③的bg濾渣入手，可測(cè)定SiO₂的含量是利用加入的試劑溶解二氧化硅后過(guò)濾得到不溶性雜質(zhì)，濾液中加入酸沉淀硅酸根離子形成硅酸沉淀，洗滌干燥稱(chēng)量，元素守恒計(jì)算得到二氧化硅質(zhì)量，得到二氧化硅的含量；
A．NaOH溶液、以溶解二氧化硅，稀硫酸和硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，可以測(cè)定二氧化硅含量，故A符合；          
B．Ba（OH）₂溶液和二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鋇是沉淀，不能和雜質(zhì)分離、不能用來(lái)測(cè)定含量，故B不符合；
C．氨水不能溶解二氧化硅，不能分離不溶性雜質(zhì)，故C不符合；                 
D．NaOH溶液、以溶解二氧化硅，稀鹽酸和硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸沉淀，可以測(cè)定二氧化硅含量，故D符合；
故答案為：BC；
（6）依據(jù)鐵元素守恒分析計(jì)算，實(shí)驗(yàn)③中得到的固體是氧化鐵質(zhì)量為cg，實(shí)驗(yàn)②是FeS₂中硫元素最后生成硫酸鋇沉淀為ag，據(jù)此可以依據(jù)硫元素守恒計(jì)算原樣品中FeS₂的物質(zhì)的量，原樣品中FeO物質(zhì)的量應(yīng)是鐵元素總物質(zhì)的量減去FeS₂中鐵元素物質(zhì)的量，氧化鐵物質(zhì)的量=$\frac{cg}{160g/mol}$=$\frac{c}{160}$mol，含有鐵元素物質(zhì)的量=$\frac{c}{160}$mol×2，依據(jù)硫元素守恒，F(xiàn)e～FeS₂～2H₂SO₄～2BaSO₄，則FeS₂中鐵元素物質(zhì)的量=$\frac{a}{233}$×$\frac{1}{2}$mol
氧化亞鐵FeO中鐵元素物質(zhì)的量=$\frac{c}{160}$mol×2-$\frac{a}{233}$×$\frac{1}{2}$mol

得到氧化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{（\frac{c}{160}×2-\frac{a}{233}×\frac{1}{2}）×72}{m}×100%$；
故答案為：$\frac{（\frac{c}{160}×2-\frac{a}{233}×\frac{1}{2}）×72}{m}×100%$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，元素守恒的計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度較大．