Question

在高溫時硫鐵礦（主要成分FeS₂）和氧氣反應生成三氧化二鐵和二氧化硫（假設硫鐵礦中的雜質不參與化學反應）。某化學研究學習小組對硫鐵礦樣品進行如下實驗探究：
【實驗一】測定硫元素的含量
I．實驗裝置如下圖所示（夾持和加熱裝置已省略）。A中的試劑是雙氧水，將m·g該硫鐵礦樣品放人硬質玻璃管D中。從A向B中逐滴滴加液體，使氣體發生裝置不斷地緩緩產生氣體，高溫灼燒硬質玻璃管D中的硫鐵礦樣品至反應完全。

II．反應結束后，將E瓶中的溶液進行如下處理：

【實驗二】測定鐵元素的含量
III．測定鐵元素含量的實驗步驟如下：
①用足量稀硫酸溶解已冷卻的硬質玻璃管D中的固體，過濾，得到濾液A;
②在濾液A中加入過量的還原劑使溶液中的Fe³⁺完全轉化為Fe²⁺，過濾，得到濾液B；
③將濾液B稀釋為250 mL;
④取稀釋液25．00 mL,用濃度為c mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定實驗所需KMnO₄溶液體
積的平均值為V mL。
請根據以上實驗，回答下列問題：
（1）I中裝置C中盛裝的試劑是_          ;E瓶的作用是_          。
（2）11中加入過量H₂O₂溶液發生反應的離子方程式為____。
（3）111的步驟③中，將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，
還必須要用到的是_          ；④中盛裝KMnO₃溶液的儀器是_          。
（4）假設在整個實驗過程中硫元素和鐵元素都沒有損失，則該硫鐵礦樣品中硫元素的質量分數為_          。（用含m₁和m₂的代數式表示）；鐵元素的質量分數為____。（用含m₁、c、v的代數式表示）

Answer 1

（14分）（1）濃硫酸（1分）；吸收二氧化硫（2分）（2）H₂O₂＋SO₃^2－＝SO₄^2－＋H₂O（3分）
（3）250ml容量瓶（2分）；酸式滴定管（2分）
（4）×100%（2分）；×100%（2分）

試題分析：（1）A中盛有雙氧水，說明該裝置是制備氧氣的。由于氧氣中含有水蒸氣，所以C中盛裝的試劑是濃硫酸，用來干燥氧氣；硫鐵礦樣品和氧氣在高溫下反應生成SO₂，所以E中氫氧化鈉溶液的作用是吸收二氧化硫。
（2）氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫生成亞硫酸鈉，所以11中加入過量H₂O₂的目的是氧化亞硫酸鈉，生成硫酸鈉。因此溶液中發生反應的離子方程式為H₂O₂＋SO₃^2－＝SO₄^2－＋H₂O.
（3）111的步驟③中，將濾液B稀釋為250 mL需要用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，
還必須要用到的是250mL容量瓶；④中取稀釋液25.00ml，溶液是酸性溶液，體積數據要求到小數點后兩位，需用的儀器是酸式滴定管，所以④中盛裝KMnO₃溶液的儀器是酸式滴定管。
（4）最終所得沉淀是硫酸鋇，根據硫原子守恒得硫的質量，設硫的質量為x，則
S——BaSO₄
32g   233g
x    m₂g
解得x＝g
所以質量分數＝×100%
高錳酸鉀的還原產物是Mn^2＋，在反應中得到7－2＝5個電子。而Fe^2＋在反應中失去1個電子，所以根據電子的得失守恒可知，在25.00ml溶液中亞鐵離子的物質的量是cmol/L×0.001VL×5＝0.005cVmol，所以鐵元素的質量分數＝×100%＝×100%