题目

题型：不详难度：来源：

（16分）
黄铁矿在高温时和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫（假设矿石中的杂质不参与化学反应）。某化学学习小组对黄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(夹持和加热装置省略)。A中的试剂是双氧水，将m₁g该黄铁矿样品放入硬质玻璃管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中的黄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 用足量稀硫酸溶解硬质玻璃管D中的固体残渣；
② 加还原剂使溶液中的Fe³⁺完全转化为Fe²⁺后，过滤、洗涤；
③ 将滤液稀释至250 ml；
④ 每次取稀释液25.00 ml，用已知物质的量浓度为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。
请回答下列问题：
（1）仪器B中发生反应的化学方程式是；仪器C中装入的试剂是。E瓶的作用是。
（2）II中加入H₂O₂发生反应的离子方程式。
（3）III的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须要有；④中取稀释液25.00 ml需用的仪器是。
（4）假设在整个实验过程中硫元素和铁元素没有损失，则该黄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）；该黄铁矿中铁元素的质量分数为。（用含m₁、c、V的代数式表示）

答案

解析

（1）黄铁矿在高温时和氧气反应，所以A的作用是提供反应所需要的氧气，用过氧化氢制取氧气的方程式为；仪器C之后，气体进入了加热装置所以C装置的作用是干燥气体，所以C中放的是浓硫酸；由于反应中由二氧化硫产生所以E瓶的作用是吸收反应生成的二氧化硫，使其全部转化为亚硫酸根离子，有利于根据亚硫酸根离子的量计算样品中硫元素的质量。
（2）向亚硫酸钠溶液中加入H₂O₂发生反应的离子方程式为：
（3）步骤③是一个稀释溶液的题，并且要求稀释到一定的体积，所以需要的仪器除玻璃棒烧杯外还需要胶头滴管，250ML容量瓶。酸性KMnO₄溶液具有强氧化性所以在吸取25.00 ml酸性KMnO₄溶液时必须要用酸式滴定。
（4）硫元素质量分数：m₂固体为硫酸钡固体，可以计算出其物质的量为，根据硫守恒可以算出硫元素质量为：所以样品中硫元素的质量分数为% ，铁元素的质量分数：酸性高锰酸钾与亚铁离子反应的方程式为 滴定消耗的高锰酸钾 ，根据方程式可以计算出25ML稀释液中亚铁离子的物质的量为，所以250 ML溶液中共有亚铁离子的物质的量为 ，据此可得出原样品中铁元素的质量为 样品中铁元素的质量分数为