Question

【题目】某研究小组模拟工业上以黄铁矿为原料制备硫酸的第一步反应如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2进行以下实验，并测定该样品中FeS2样品的纯度（假设其它杂质不参与反应）。

实验步骤：称取研细的样品4.000g放入上图b装置中，然后在空气中进行煅烧。为测定未反应高锰酸钾的量（假设其溶液体积保持不变），实验完成后取出d中溶液10mL置于锥形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H2C2O4)标准溶液进行滴定。（已知：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ）请回答下列问题：

（1）称量样品质量能否用托盘天平_______（填“能”或“不能”），取出d中溶液10mL需要用______准确量取(填序号)

A．容量瓶 B．量筒 C．碱式滴定管 D．酸式滴定管

（2）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是__________

（3）已知草酸与高锰酸钾酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物质生成，则滴定时发生反应的离子方程式为_______________﹔判断滴定到达终点的方法是___________。

（4）已知滴定管初读数为0.10mL，末读数如图所示，消耗草酸溶液的体积为___________mL。

下列操作会导致该样品中FeS2的纯度测定结果偏高的是_________(填序号)

A.盛标准溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准液润洗就装液滴定

B.锥形瓶用蒸馏水洗涤后未用待测液润洗

C.读取标准液读数时，滴定前平视，滴定到终点后俯视

D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡未排除，滴定后气泡消失

（5）该样品中FeS2的纯度为__________________

（6）若用下图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是_______（填编号）。

Answer 1

【答案】不能 D 促进装置中的二氧化硫气体全部吸收 2MnO4—+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O 滴入最后一滴草酸溶液, 溶液由紫红色变为无色，且半分钟内不恢复 15.00 C 90％ ②

【解析】

将空气通入浓硫酸中将空气干燥，在b中氧气和二硫化亚铁发生反应为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，然后将气体再通入c中，发生的反应为2Cu+O2 2CuO，然后将气体通入d中，二氧化硫能被高锰酸钾溶液氧化生成硫酸；

(1)称量样品质量感量为0.001g，托盘天平感量为0.1g；d中溶液呈酸性且具有强氧化性，应该用酸式滴定管量取；

(2)为使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高锰酸钾溶液吸收，所以实验中应将b装置中二氧化硫全部驱赶到d装置中；

(3)草酸与高锰酸钾酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物质生成，则滴定时发生反应的离子方程式为 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判断滴定到达终点的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫红色变为无色，且半分钟内不恢复；

(4)依据滴定管的结构，利用开始和结束的体积差值计算得到消耗草酸溶液的体积；滴定过程中如果使用的草酸体积偏大，未与SO2反应的高锰酸钾偏大，则测定的二硫化亚铁的质量分数就偏小；

(5)依据灼烧反应和滴定反应的定量关系计算二硫化亚铁的质量分数；

(6)装置d是用于吸收并测定产物中二氧化硫的含量，根据二氧化硫的化学性质进行判断。

将空气通入浓硫酸中将空气干燥，在b中氧气和二硫化亚铁发生反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，然后将气体再通入c中，发生的反应为2Cu+O22CuO，然后将气体通入d中，二氧化硫能被高锰酸钾溶液氧化生成硫酸；

(1)称量样品质量感量为0.001g，托盘天平感量为0.1g，所以不能用托盘天平称量样品质量；d中溶液呈酸性且具有强氧化性，应该用酸式滴定管量取，故答案为D；

(2) 实验的目的是测量FeS2的纯度，为使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高锰酸钾溶液吸收，所以反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是：将b装置中二氧化硫全部驱赶到d装置中，使SO2被完全吸收；

(3)草酸与高锰酸钾酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物质生成，则滴定时发生反应的离子方程式为 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判断滴定到达终点的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫红色变为无色，且半分钟内不恢复；

(4)依据滴定管的结构，末读数为15.10mL，利用开始和结束的体积差值计算得到消耗草酸溶液的体积为：15.10mL-0.10mL=15.00mL；

A．盛标准溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准液润洗就装液滴定，导致草酸浓度降低，则使用的草酸体积偏大，导致未与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量偏大，二硫化亚铁测定值偏低；

B．锥形瓶用蒸馏水洗涤后未用待测液润洗，不影响测定；

C．读取标准液读数时，滴定前平视，滴定到终点后俯视，导致草酸体积偏小，未与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量偏小，二硫化亚铁测定值偏高；

D．滴定前滴定管尖嘴处有气泡未排除，滴定后气泡消失，导致草酸体积偏大，未与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量偏大，二硫化亚铁的测定值偏低；

故答案为C；

(5)根据离子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，100mL溶液中剩余高锰酸钾物质的量为：×0.01500L×0.1000mol/L×=0.006mol，与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量为：0.3000mol/L×0.1000L-0.006mol=0.024mol，结合反应5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4可得：

5FeS2～10SO2～4KMnO4

5 4

n(FeS2) 0.024mol

，解得n(FeS2)=0.03mol，则样品中FeS2的纯度为：×100%=90%；

(6)①中溶液不能吸收SO2，无法测定SO2；②中溶液吸收二氧化硫生成硫酸钡沉淀，可测定SO2，可以替代装置d；③SO2中混有的N2等不溶于水，干扰了二氧化硫的测定；故答案为②。