Question

黃鐵礦石的主要成分為FeS₂和少量FeS（假設其他雜質中不含Fe、S元素，且高溫下不發生化學變化），是我國大多數硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學興趣小組對該黃鐵礦石進行如下實驗探究．
將m₁g該黃鐵礦石的樣品放入如下圖裝置（夾持和加熱裝置略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒黃鐵礦樣品至反應完全．其反應的化學方程式為：
4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂　　
4FeS+7O₂2Fe₂O₃+4SO₂

實驗一：測定硫元素的含量
反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如下處理：

（1）甲、乙兩裝置的作用分別是______、______；
乙瓶內發生反應的離子方程式為______、______；
（2）反應后乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是______．
（3）該黃鐵礦石中硫元素的質量分數為______．
實驗二：測定鐵元素的含量

（4）②中，若用鐵粉作還原劑，則所測得的鐵元素的含量______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（5）③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還有______．
（6）某同學一共進行了三次滴定實驗，三次實驗結果記錄如下：

實驗次數	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液體積/mL	25.00	25.03	24.97

根據所給數據，計算該稀釋液中Fe²⁺的物質的量濃度為c（Fe²⁺）=______．

Answer 1

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：除去空氣中的CO₂，使乙裝置中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產生的SO₂；使乙裝置中的溶液只吸收黃鐵礦煅燒產生的SO₂；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=g
質量分數=×100%；
故答案為：×100%．
（4）鐵和鐵離子反應生成的亞鐵離子物質的量增大，用高錳酸鉀物質的量增大，測定結果偏大；
故答案為：偏大；
（5）④中取稀釋液25.00ml，溶液是酸性溶液，體積數據要求到小數點后兩位，需用的儀器是酸式滴定管，Ⅲ的步驟③中，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，容量瓶裝置圖為：，故答案為：250mL容量瓶；
（6）依據實驗流程分析亞鐵離子被高錳酸鉀溶液滴定發生氧化還原反應，依據消耗的高錳酸鉀溶液體積平均數，結合氧化還原反應離子方程式計算25ml溶液中亞鐵離子的物質的量滴定亞鐵離子的濃度；滴定過程中高錳酸鉀溶液平均消耗體積==25ml；
氧化還原反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，設亞鐵離子物質的量為x，依據方程式計算得到：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5 1
x 0.1mol/L×0.025L
x=0.0125mol；
c（Fe²⁺）==0.5mol/L；
故答案為：0.5mol/L；
分析：（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）為減少實驗誤差，最后使完全轉化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀；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；
（4）鐵和鐵離子反應生成的亞鐵離子物質的量增大；
（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）依據實驗過程和滴定實驗消耗的高錳酸鉀溶液體積的平均數，結合氧化還原反應離子方程式計算亞鐵離子物質的量，計算25ml溶液中亞鐵離子的濃度；
點評：本題考查了探究物質的含量實驗，滴定實驗的方法和計算，溶液配制方法和儀器的使用方法，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．