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下处理：

问题讨论：
（1）I中，甲瓶内所盛试剂是

氢氧化钠或氢氧化钾

溶液．乙瓶内发生反应的离子方程式有

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-完全氧化为SO₄^2-

．
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为

32m2

233m1

×100%

．
[实验二]：设计以下实验方案测定铁元素的含量

问题讨论：
（4）②中，若选用铁粉作还原剂．你认为合理吗？

不合理

．
若不合理，会如何影响测量结果：

会使所测得的铁元素的质量分数偏大

（若合理，此空不答）．
（5）③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有

250mL容量瓶

．
（6）④中发生反应的离子方程式为

5Fe²⁺+MnO₄ˉ+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O

．

Answer 1

分析：[实验一]（1）为防止二氧化碳的干扰，应将空气中的二氧化碳用碱液除掉；二氧化硫能和氢氧化钠反应生成盐；亚硫酸根离子能被氧气氧化生成硫酸根离子；
（2）双氧水足量时才能将亚硫酸根离子完全转化；
（3）根据硫原子守恒计算硫铁矿中硫的质量，从而计算其质量分数；
[实验二]（4）铁能转化为亚铁离子导致铁的含量增大；
（5）根据一定物质的量浓度溶液的配制中各仪器的作用选取仪器；
（6）亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成铁离子，同时有锰离子生成．

解答：解：（1）空气中含有二氧化碳，能和乙中的氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡导致沉淀量增大，从而导致干扰硫元素的测定，所以要把空气中二氧化碳除去，用氢氧化钠或氢氧化钾溶液除去即可，所以甲中盛放的是氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；
乙中二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，离子方程式为 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠，离子方程式为2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案为：氢氧化钠或氢氧化钾；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）为使亚硫酸根离子完全转化为硫酸根离子，加入的双氧水要足量，故答案为：使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2-；
（3）最终所得沉淀是硫酸钡，根据硫原子守恒得硫的质量，设硫的质量为x，
S-----BaSO₄
32g   233g
x     m₂g  
x=

32m2

233

g
质量分数=

32m2 233

m1

×100%=

32m2

233m1

×100；
故答案为：

32m2

233m1

×100%（或其他合理答案）；
（4）铁也能转化为亚铁离子，导致铁含量增大，所以不合理，故答案为：不合理；会使所测得的铁元素的质量分数偏大；
（5）一定物质的量浓度溶液的配制中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（6）亚铁离子有还原性，酸性条件下高锰酸根离子有强氧化性，所以能发生氧化还原反应生成锰离子、铁离子和水，离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

点评：本题考查了探究物质的含量实验，根据元素化合物的性质来分析解答即可，难度不大，注意为防止空气中二氧化碳的干扰，通入石英管中的空气要先除去二氧化碳，为易错点．