Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂）是我国大多数硫酸厂制取的主要原料．某化学学习小组对黄铁矿石进行如下实验探究：
[实验一]为测定硫元素的含量
I．将m₁g该黄铁矿样品放入如图1所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全．

II．反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如图2处理．

[实验二]测定铁元素的含量．III．测定铁元素含量的实验步骤如下：
①用足量稀硫酸溶解石英管中的固体残渣；
②加还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺后，过滤、洗涤；
③将滤液稀释至250mL；
④每次取稀释液25.00mL，用已知物质的量浓度为cmol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为VmL（该反应中还原产物为Mn^2-）
请完成下列填空：
（1）已知12gFeS₂完全燃烧放热85.3kJ，则FeS₂燃烧热的化学方程式是______．
（2）I中，甲瓶内所盛试剂是______溶液；乙瓶内发生反应的离子方程式有______；I中玻璃纤维的作用是______．
（3）II中的滤渣在称量前还应进行的操作是______；II中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是______．
（4）III的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还有______；④中取稀释液25.00mL需用的仪器是______．
（5）该黄铁矿中硫元素的质量分数______（用I、II中有关实验数据表达）；该黄铁矿中铁的元素的质量分数______（用I、II中有关实验数据表达）

Answer 1

解：（1）12gFeS₂的物质的量为0.1mol，所以1mol完全燃烧放出的热量为853KJ，故答案为：FeS₂（s）+O₂（g）═Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）△H=-853kJ/mol；
（2）为防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影响实验结果，应将空气中的二氧化碳除去，所以甲装置中可用NaOH溶液，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和水H₂O，离子方程式为2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反应中可用玻璃纤维防止粉尘进入导管和乙装置，故答案为：NaOH；2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；防止粉尘进入导管和乙装置；
（3）为准确称量固体的质量，在称量之前需洗涤和干燥；为减少实验误差，最后使完全转化成SO₄^2-，从而完全生成硫酸钡沉淀，故答案为：洗涤、干燥；使SO₃^2- 完全转化成SO₄^2-；
（4）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器，高锰酸钾溶液具有强氧化性，应用酸式滴定管量取．答案为：250ml 容量瓶； 酸式滴定管；
（5）根据硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最终全部生成BaSO₄，则有：n（BaSO₄）=mol，所以n（S）=，其质量为，所以黄铁矿中硫元素的质量分数为：；根据反应关系（电子守恒）：
MnO₄^-～5Fe²⁺
CV×10^-3mol 5CV×10^-3mol，
则原样品中含铁元素的质量为：=，
故答案为：；．
分析：（1）根据书写热化学方程式的方法和燃烧热的概念计算并书写；
（2）为防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影响实验结果，应将空气中的二氧化碳除去，所以甲装置中可用NaOH溶液，过量NaOH溶液与SO₂反应生成SO₃^2-和H₂O，离子方程式为2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反应中可用玻璃纤维防止粉尘进入导管和乙装置；
（3）为准确称量固体的质量，在称量之前需洗涤和干燥；为减少实验误差，最后使完全转化成SO₄^2-，从而完全生成硫酸钡沉淀；
（4）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器，高锰酸钾溶液具有强氧化性，应用酸式滴定管量取；
（5）根据硫元素守恒和铁元素守恒计算质量分数．
点评：本题考查物质成分和含量的测定，涉及过滤和溶液的配制等操作，具有较强的综合性，解题时注意从质量守恒的角度分析．