Question

黄铁矿是工业上制取硫酸的主要原料，其主要成分为FeS₂，含少量杂质(杂质不含S元素，且高温下不反应)。某化学兴趣小组用下列装置测定黄铁矿中硫元素的质量分数。

称取2.0g研细的黄铁矿样品，将样品放入石英管中，缓慢鼓入空气，再加热石英管至800～850℃；锥形瓶中盛装100 mL 0.2mol/L酸性KMnO₄溶液用于吸收SO₂(忽略SO₂、H₂SO₃与氧气反应)；反应结束后，每次从锥形瓶中取出25.00 mL溶液，用0.23mol/L标准H₂C₂O₄溶液滴定，重复三次。

已知：4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；

2KMnO₄+5SO₂+2H₂OK₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄

请回答下列问题：

（1）连接好装置，检查装置气密性的操作是                                          。

（2）通入空气的作用是                                      。

（3）若实验过程中鼓入空气的速率过快，则测得的硫元素的质量分数              (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

（4）滴定时，应选择图中的        (填字母序号)盛装标准H₂C₂O₄溶液，根据                    现象来判断滴定已经达到终点。

（5）滴定过程中发生反应的离子方程式是                            。

（6）如果黄铁矿中的硫全部转化为SO₂，且被酸性KMnO₄溶液完全吸收，滴定操作中，平均耗用0.23mol/L标准H₂C₂O₄溶液21.73mL，则黄铁矿样品中硫元素的质量分数是            (保留到小数点后1位)。

Answer

（1）向锥形瓶中加水浸没导气管的末端，关闭K，微热石英管，观察到锥形瓶中有气泡冒出，冷却后观察到导管内形成一段稳定的水柱。

（2）提供氧气

（3）偏低

（4）B浅紫色突变为无色且半分钟不变色现象来判断滴定已经达到终点。

（5）2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2+8H2O

（6）48％

【解析】

试题分析：（1）检查装置的气密性主要是将整个装置保留一个出气候，所以向锥形瓶中加水浸没导气管的末端，关闭K，微热石英管，观察到锥形瓶中有气泡冒出，冷却后观察到导管内形成一段稳定的水柱。

（2）通入空气是为了提供氧气让黄铁矿反应。

（3）若鼓入空气太快，可能造成后面不能及时吸收二氧化硫，结果偏低。

（4）草酸是酸性的，所以选择酸性滴定管，选B。因为使用高锰酸钾，所以滴定终点为浅紫色突变为无色且半分钟不变色现象来判断滴定已经达到终点。

（5）高锰酸钾和草酸反应生成锰离子和二氧化碳和水，离子方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2+8H2O。

（6）草酸反应的高锰酸钾的物质的量浓度为（2×0.23×21.73×10-3）/（25×5），所以与二氧化硫反应的高锰酸钾的物质的量浓度为0.2-（2×0.23×21.73×10-3）/（25×5）=0.12mol/L,。所以二氧化硫的物质的量为0.12×0.1×5/2=0.03摩尔，所以硫元素质量分数=0.03×32/2=48％

考点：物质中元素含量的测定，中和滴定。