Question

（2013?瀘州一模）在高溫時硫鐵礦（主要成分FeS₂）和氧氣反應生成三氧化二鐵和二氧化硫（假設硫鐵礦中的雜質不參與化學反應）．某化學研究學習小組對硫鐵礦樣品進行如下實驗探究：
【實驗一】測定硫元素的含量
Ⅰ．實驗裝置如圖所示（夾持和加熱裝置已省略）．A中的試劑是雙氧水，將mg該硫鐵礦樣品放入硬質玻璃管D中．從A向B中逐滴滴加液體，使氣體發生裝置不斷地緩緩產生氣體，高溫灼燒硬質玻璃管D中的硫鐵礦樣品至反應完全．

Ⅱ．反應結束后，將E瓶中的溶液進行如下處理：

【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下：
①用足量稀硫酸溶解已冷卻的硬質玻璃管D中的固體，過濾，得到濾液A；
②在濾液A中加入過量的還原劑使溶液中的Fe³⁺完全轉化為Fe²⁺，過濾，得到濾液B；
③將濾液B稀釋為250mL；
④取稀釋液25.00mL，用濃度為c mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO₄溶液體積的平均值為V mL．
請根據以上實驗，回答下列問題：
（1）Ⅰ中裝置C中盛裝的試劑是

濃硫酸

；E瓶的作用是

吸收二氧化硫

．
（2）Ⅱ中加入過量H₂O₂溶液發生反應的離子方程式為

H₂O₂+SO₃^2-═SO₄^2-+H₂O

．
（3）Ⅲ的步驟③中，將濾液B稀釋為250mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須要用到的是

250mL

；④中盛裝KMnO₄溶液的儀器是

酸式滴定管

．
（4）假設在整個實驗過程中硫元素和鐵元素都沒有損失，則該硫鐵礦樣品中硫元素的質量分數為

32m2

233m1

×100%

．（用含m₁和m₂的代數式表示）鐵元素的質量分數為

2.8cV

m1

×100%

．（用含m₁、c、v的代數式表示）

Answer 1

分析：（1）裝置中生成的氧氣含有水蒸氣需要在通入玻璃管前除去水蒸氣，選用濃硫酸進行干燥；鐵礦石和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫，E裝置是吸收二氧化硫氣防止污染環境；
（2）Ⅱ中加入過量H₂O₂溶液發生的反應是過氧化氫氧化亞硫酸根離子生成硫酸根離子，過氧化氫被還原為水；
（3）依據配制一定體積溶液的操作步驟分析，需要在250mL容量瓶中配制，高錳酸鉀溶液具有強氧化性需要盛在酸式滴定管中；
（4）樣品質量為m₁g，依據流程分析可知得到硫酸鋇沉淀為m₂g，依據硫元素守恒計算硫元素質量得到硫元素的質量分數；依據滴定實驗消耗的高錳酸鉀物質的量結合反應的定量關系計算亞鐵離子物質的量，依據鐵元素守恒得到樣品中含有的鐵元素質量分數；

解答：解：（1）裝置中生成的氧氣含有水蒸氣需要在通入玻璃管前除去水蒸氣，選用濃硫酸進行干燥；鐵礦石和氧氣反應生成氧化鐵和二氧化硫，E裝置是吸收二氧化硫氣防止污染環境；
故答案為：濃硫酸，吸收二氧化硫；
（2）Ⅱ中加入過量H₂O₂溶液發生的反應是過氧化氫氧化亞硫酸根離子生成硫酸根離子，過氧化氫被還原為水，反應的離子方程式為：H₂O₂+SO₃^2-═SO₄^2-+H₂O；
故答案為：H₂O₂+SO₃^2-═SO₄^2-+H₂O；
（3）依據配制一定體積溶液的操作步驟分析，需要在250mL容量瓶中配制，高錳酸鉀溶液具有強氧化性需要盛在酸式滴定管中；
故答案為：250mL，酸式滴定管；
（4）樣品質量為m₁g，依據流程分析可知得到硫酸鋇沉淀為m₂g，硫元素物質的量=硫酸鋇物質的量=

m2g

233g/mol

=

m2

233

mol；依據硫元素守恒計算硫元素質量得到硫元素的質量分數=

m2 233 mol×32g/mol

m1g

×100%=

32m2

233m1

×100%；
依據滴定實驗消耗的高錳酸鉀物質的量結合反應的定量關系計算亞鐵離子物質的量，反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
設亞鐵離子物質的量為X，
25mL溶液消耗高錳酸鉀物質的量=c mol/L×Vml×10^-3L/mol=cV×10^-3mol
5Fe²⁺～MnO₄^-
5       1
X       cV×10^-3mol
X=5cV×10^-3mol
所以250mL溶液中含鐵元素物質的量5cV×10^-2mol
依據鐵元素守恒得到樣品中含有的鐵元素質量分數=

5cV×10-2mol×56g/mol

m1g

×100%=

2.8cV

m1

×100%；
故答案為：

2.8cV

m1

×100%；

點評：本題考查了物質性質的實驗探究方法和實驗分析判斷，過程中的定量計算關系是解題關鍵，題目難度中等．