Question

【題目】某研究小組模擬工業上以黃鐵礦為原料制備硫酸的第一步反應如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2進行以下實驗，并測定該樣品中FeS2樣品的純度（假設其它雜質不參與反應）。

實驗步驟：稱取研細的樣品4.000g放入上圖b裝置中，然后在空氣中進行煅燒。為測定未反應高錳酸鉀的量（假設其溶液體積保持不變），實驗完成后取出d中溶液10mL置于錐形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H2C2O4)標準溶液進行滴定。（已知：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ）請回答下列問題：

（1）稱量樣品質量能否用托盤天平_______（填“能”或“不能”），取出d中溶液10mL需要用______準確量取(填序號)

A．容量瓶 B．量筒 C．堿式滴定管 D．酸式滴定管

（2）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是__________

（3）已知草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質生成，則滴定時發生反應的離子方程式為_______________﹔判斷滴定到達終點的方法是___________。

（4）已知滴定管初讀數為0.10mL，末讀數如圖所示，消耗草酸溶液的體積為___________mL。

下列操作會導致該樣品中FeS2的純度測定結果偏高的是_________(填序號)

A.盛標準溶液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標準液潤洗就裝液滴定

B.錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測液潤洗

C.讀取標準液讀數時，滴定前平視，滴定到終點后俯視

D.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排除，滴定后氣泡消失

（5）該樣品中FeS2的純度為__________________

（6）若用下圖裝置替代上述實驗裝置d，同樣可以達到實驗目的的是_______（填編號）。

Answer 1

【答案】不能 D 促進裝置中的二氧化硫氣體全部吸收 2MnO4—+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O 滴入最后一滴草酸溶液, 溶液由紫紅色變為無色，且半分鐘內不恢復 15.00 C 90％ ②

【解析】

將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和二硫化亞鐵發生反應為4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，然后將氣體再通入c中，發生的反應為2Cu+O2 2CuO，然后將氣體通入d中，二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸；

(1)稱量樣品質量感量為0.001g，托盤天平感量為0.1g；d中溶液呈酸性且具有強氧化性，應該用酸式滴定管量取；

(2)為使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高錳酸鉀溶液吸收，所以實驗中應將b裝置中二氧化硫全部驅趕到d裝置中；

(3)草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質生成，則滴定時發生反應的離子方程式為 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判斷滴定到達終點的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變為無色，且半分鐘內不恢復；

(4)依據滴定管的結構，利用開始和結束的體積差值計算得到消耗草酸溶液的體積；滴定過程中如果使用的草酸體積偏大，未與SO2反應的高錳酸鉀偏大，則測定的二硫化亞鐵的質量分數就偏小；

(5)依據灼燒反應和滴定反應的定量關系計算二硫化亞鐵的質量分數；

(6)裝置d是用于吸收并測定產物中二氧化硫的含量，根據二氧化硫的化學性質進行判斷。

將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和二硫化亞鐵發生反應為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，然后將氣體再通入c中，發生的反應為2Cu+O22CuO，然后將氣體通入d中，二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸；

(1)稱量樣品質量感量為0.001g，托盤天平感量為0.1g，所以不能用托盤天平稱量樣品質量；d中溶液呈酸性且具有強氧化性，應該用酸式滴定管量取，故答案為D；

(2) 實驗的目的是測量FeS2的純度，為使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高錳酸鉀溶液吸收，所以反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是：將b裝置中二氧化硫全部驅趕到d裝置中，使SO2被完全吸收；

(3)草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質生成，則滴定時發生反應的離子方程式為 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判斷滴定到達終點的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變為無色，且半分鐘內不恢復；

(4)依據滴定管的結構，末讀數為15.10mL，利用開始和結束的體積差值計算得到消耗草酸溶液的體積為：15.10mL-0.10mL=15.00mL；

A．盛標準溶液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標準液潤洗就裝液滴定，導致草酸濃度降低，則使用的草酸體積偏大，導致未與二氧化硫反應的高錳酸鉀物質的量偏大，二硫化亞鐵測定值偏低；

B．錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測液潤洗，不影響測定；

C．讀取標準液讀數時，滴定前平視，滴定到終點后俯視，導致草酸體積偏小，未與二氧化硫反應的高錳酸鉀物質的量偏小，二硫化亞鐵測定值偏高；

D．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排除，滴定后氣泡消失，導致草酸體積偏大，未與二氧化硫反應的高錳酸鉀物質的量偏大，二硫化亞鐵的測定值偏低；

故答案為C；

(5)根據離子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，100mL溶液中剩余高錳酸鉀物質的量為：×0.01500L×0.1000mol/L×=0.006mol，與二氧化硫反應的高錳酸鉀物質的量為：0.3000mol/L×0.1000L-0.006mol=0.024mol，結合反應5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4可得：

5FeS2～10SO2～4KMnO4

5 4

n(FeS2) 0.024mol

，解得n(FeS2)=0.03mol，則樣品中FeS2的純度為：×100%=90%；

(6)①中溶液不能吸收SO2，無法測定SO2；②中溶液吸收二氧化硫生成硫酸鋇沉淀，可測定SO2，可以替代裝置d；③SO2中混有的N2等不溶于水，干擾了二氧化硫的測定；故答案為②。