Question

（14分）某研究小組模擬工業上以黃鐵礦為原料制備硫酸的第一步反應：
4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂，進行以下實驗，并測定該樣品中FeS₂樣品的純度（假設其它雜質不參與反應）。

實驗步驟：稱取研細的樣品4.000g放入上圖b裝置中，然后在空氣中進行煅燒。為測定未反應高錳酸鉀的量（假設其溶液體積保持不變），實驗完成后取出d中溶液10mL置于錐形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H₂C₂O₄)標準溶液進行滴定。

（已知：5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O ="=" K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄ ）
請回答下列問題：
（1）稱量樣品質量能否用托盤天平      （填“能”或“不能”）；
（2）裝置a的作用是     　　　　　　　　　　       ；
（3）上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是        ；
（4）滴定時，發生反應的離子方程式為                        ，已知滴定管初讀數為0.10mL，末讀數如上圖所示,消耗草酸溶液的體積為　  mL；
（5）該樣品中FeS₂的純度為                   ；
（6）若用下圖裝置替代上述實驗裝置d，同樣可以達到實驗目的的是     。（填編號）

Answer 1

（14分）（1）不能（1分）
（2）干燥空氣（或干燥或除去水蒸氣均可），觀察氣體流速（2分，各1分。）
（3）促進裝置中的二氧化硫氣體全部吸收   （2分，意思對即可給分） 
（4）2MnO₄^—+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O （2分，沒配平扣1分，氣體符號不寫不扣分，寫化學方程式不給分）       15.00 （2分）    
（5） 90％ （3分，寫成0.9或90.00%也可以，有效數字不考慮） 
（6）  ②   （2分，多選不給分）

（1）由于托盤天平只能準確到0.1g，而實驗中需要稱量樣品4.000g，實驗托盤天平達不到。
（2）由于空氣中含有水蒸氣，實驗需要干燥空氣。另一方面也可以通過觀察氣體流速來控制反應。
（3）由于裝置中會殘留SO₂，所以通過空氣可以促進裝置中的二氧化硫氣體全部吸收。
（4）酸性高錳酸鉀溶液能把草酸氧化生成CO₂氣體，方程式為2MnO₄^—+5H₂C₂O₄+6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O。根據滴定管中的液面可知，終點時讀數是15.10ml，所以消耗草酸溶液是15.10mol－0.10ml＝15.00ml。
（5）剩余高錳酸鉀的物質的量是0.1000mol/L×0.01500L×0.4×10＝0.006mol，所以和SO₂反應的高錳酸鉀是0.03mol－0.006mol＝0.024mol，則SO₂是0.024mol ×2.5＝0.06mol，所以FeS₂的物質的量是0.03mol，質量是0.03mol×120g/mol＝3.6g，起純度3.6÷4×100％＝90％。
（6）①③均不能吸收SO₂，硝酸鋇和SO₂反應生成硫酸鋇沉淀，據此可以計算出SO₂的物質的量，答案選②。