Question

在高温时硫铁矿（主要成分FeS₂）和氧气反应生成三氧化二铁和二氧化硫（假设硫铁矿中的杂质不参与化学反应）。某化学研究学习小组对硫铁矿样品进行如下实验探究：

【实验一】测定硫元素的含量

I．实验装置如下图所示（夹持和加热装置已省略）。A中的试剂是双氧水，将m·g该硫铁矿样品放人硬质玻璃管D中。从A向B中逐滴滴加液体，使气体发生装置不断地缓缓产生气体，高温灼烧硬质玻璃管D中的硫铁矿样品至反应完全。

II．反应结束后，将E瓶中的溶液进行如下处理：

【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用足量稀硫酸溶解已冷却的硬质玻璃管D中的固体，过滤，得到滤液A;

②在滤液A中加入过量的还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺，过滤，得到滤液B；

③将滤液B稀释为250 mL;

④取稀释液25．00 mL,用浓度为c mol/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V mL。

请根据以上实验，回答下列问题：

（1）I中装置C中盛装的试剂是_           ;E瓶的作用是_           。

（2）11中加入过量H₂O₂溶液发生反应的离子方程式为____。

（3）111的步骤③中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，

还必须要用到的是_           ；④中盛装KMnO₃溶液的仪器是_           。

（4）假设在整个实验过程中硫元素和铁元素都没有损失，则该硫铁矿样品中硫元素的质量分数为_           。（用含m₁和m₂的代数式表示）；铁元素的质量分数为____。（用含m₁、c、v的代数式表示）

Answer

（14分）（1）浓硫酸（1分）；吸收二氧化硫（2分）（2）H2O2＋SO32－＝SO42－＋H2O（3分）

（3）250ml容量瓶（2分）；酸式滴定管（2分）

（4）×100%（2分）；×100%（2分）

【解析】

试题分析：（1）A中盛有双氧水，说明该装置是制备氧气的。由于氧气中含有水蒸气，所以C中盛装的试剂是浓硫酸，用来干燥氧气；硫铁矿样品和氧气在高温下反应生成SO2，所以E中氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化硫。

（2）氢氧化钠溶液吸收二氧化硫生成亚硫酸钠，所以11中加入过量H2O2的目的是氧化亚硫酸钠，生成硫酸钠。因此溶液中发生反应的离子方程式为H2O2＋SO32－＝SO42－＋H2O.

（3）111的步骤③中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，

还必须要用到的是250mL容量瓶；④中取稀释液25.00ml，溶液是酸性溶液，体积数据要求到小数点后两位，需用的仪器是酸式滴定管，所以④中盛装KMnO3溶液的仪器是酸式滴定管。

（4）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，则

 S——BaSO4

32g   233g

x     m2g

解得x＝g

所以质量分数＝×100%

高锰酸钾的还原产物是Mn2＋，在反应中得到7－2＝5个电子。而Fe2＋在反应中失去1个电子，所以根据电子的得失守恒可知，在25.00ml溶液中亚铁离子的物质的量是cmol/L×0.001VL×5＝0.005cVmol，所以铁元素的质量分数＝×100%＝×100%

考点：考查化学实验基本操作、试剂和仪器的选择、物质含量的测定和计算、实验方案的设计等