Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是我國大多數硫酸廠制取的主要原料．某化學學習小組對黃鐵礦石進行如下實驗探究：
[實驗一]為測定硫元素的含量
I．將m₁g該黃鐵礦樣品放入如圖所示裝置（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．

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，甲瓶內所盛試劑是

氫氧化鈉或氫氧化鉀

溶液．乙瓶內發生反應的離子方程式有

SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O

、

2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-

．
（2）Ⅱ中，所需H₂O₂溶液足量的理由是

使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-

．
（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，若選用鐵粉作還原劑．你認為合理嗎？

不合理

．
若不合理，會如何影響測量結果：

會使所測得的鐵元素的質量分數偏大

（若合理，此空不答）．
（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）④中發生反應的離子方程式為

5Fe²⁺+MnO₄ˉ+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O

．

Answer 1

分析：[實驗一]（1）為防止二氧化碳的干擾，應將空氣中的二氧化碳用堿液除掉；二氧化硫能和氫氧化鈉反應生成鹽；亞硫酸根離子能被氧氣氧化生成硫酸根離子；
（2）雙氧水足量時才能將亞硫酸根離子完全轉化；
（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；
[實驗二]（4）鐵能轉化為亞鐵離子導致鐵的含量增大；
（5）根據一定物質的量濃度溶液的配制中各儀器的作用選取儀器；
（6）亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成鐵離子，同時有錳離子生成．

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；
乙中二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，離子方程式為 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亞硫酸鈉和氧氣反應生成硫酸鈉，離子方程式為2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案為：氫氧化鈉或氫氧化鉀；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）為使亞硫酸根離子完全轉化為硫酸根離子，加入的雙氧水要足量，故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；
（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 233

m1

×100%=

32m2

233m1

×100；
故答案為：

32m2

233m1

×100%（或其他合理答案）；
（4）鐵也能轉化為亞鐵離子，導致鐵含量增大，所以不合理，故答案為：不合理；會使所測得的鐵元素的質量分數偏大；
（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；
（6）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；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

點評：本題考查了探究物質的含量實驗，根據元素化合物的性質來分析解答即可，難度不大，注意為防止空氣中二氧化碳的干擾，通入石英管中的空氣要先除去二氧化碳，為易錯點．