Question

15．黄铁矿因其浅黄铜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”．某化学兴趣小组对某黄铁矿石（主要成分为FeS₂）进行如下实验探究．
[实验一]：测定硫元素的含量
I．将m₁ g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得到红棕色固体和一种刺激性气味的气体．

Ⅱ．反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如图2处理：
问题讨论：
（1）写出石英管中发生反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂．
（2）I中，干燥管甲内所盛试剂是碱石灰（或氢氧化钠固体或氧化钙固体），有同学提出该实验装置存在安全隐患，请用简洁的文字说明：装置乙易发生倒吸．
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%．
[实验二]：设计图3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，会使测量结果偏高（填“不影响”、“偏高”或“偏低”）．
（5）③中，需要用到的玻璃仪器除烧杯、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⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）石英管中发生反应是高温下FeS₂被氧气氧化成二氧化硫和三氧化二铁；
（2）甲中使用固体干燥剂，用于除掉空气中的水分，所以选用碱石灰；装置乙易发生倒吸现象；
（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；
（4）铁和铁离子反应生成的亚铁离子物质的量增大；若将稀释液久置，溶液中的亚铁离子部分被氧化成铁离子；
（5）根据一定物质的量浓度溶液的配制中需使用的仪器完成；
（6）酸性高锰酸钾溶液氧化亚铁离子生成铁离子．

解答 解：（1）高温下，FeS₂被氧气氧化成二氧化硫和氧化铁，根据化合价升降相等配平：二硫化亚铁当做整体，化合价总共升高了（1×1+5×2）=11价，氧气化合价降低4价，所以氧气前面配11，二硫化亚铁前面配4，配平后的化学方程式为：4FeS₂+11O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，
故答案为：4FeS₂+11O₂  $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+8SO₂；
（2）由于甲装置需要使用固体干燥剂，用于除掉空气中的水分，可以选用碱石灰（或氢氧化钠固体或氧化钙固体），该实验装置存在安全隐患是乙装置中液体易到吸入玻璃管，
故答案为：碱石灰（或氢氧化钠固体或氧化钙固体）；装置乙易发生倒吸；
（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=$\frac{32{m}_{2}}{233}$g
质量分数=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%，
故答案为：$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%；
（4）铁和铁离子反应生成的亚铁离子物质的量增大，用高锰酸钾物质的量增大，测定结果偏高，故答案为：偏高； 
（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）④中发生反应为高锰酸钾溶液氧化亚铁离子生成铁离子，氧化还原反应离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

点评 本题考查物质成分和含量的测定，涉及仪器选用、误差分析、质量分数计算等知识，具有较强的综合性，解题时注意从质量守恒的角度分析，题目难度中等．