Question

1．黄铁矿石的主要成分为FeS₂（含少量FeS，假设其他杂志中不含Fe、S元素．且高温下不发生化学变化），是我国大多数硫酸厂制取硫酸钠主要材料，某化学兴趣小组对该黄铁矿石进行如下实验探究．
将m₁g该黄铁矿石的样品放入如下图装置（夹持和加热装置略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧黄铁矿样品至反应完全，得到红棕色固体和一种刺激性气味的气体．

【实验一】测定硫元素的含量

（1）甲装置的作用是除去空气中的二氧化碳，使装置乙中的溶液只吸收黄铁矿煅烧产生的二氧化硫；鼓入空气的作用是提供反应物氧气，排除装置中生成的二氧化硫，使二氧化硫完全被乙吸收．
（2）反应结束后乙瓶中的溶液需加足量H₂O₂溶液的目的是Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O　（用化学方程式表示）．
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%（列出表达式即可）．
【实验二】测定铁元素的含量

（4）②中，若用铁粉作还原剂，则所测得的铁元素的含量偏大　（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（5）③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有250mL容量瓶．
（6）④中测定时，标准KMnO₄溶液应装入酸式式滴定管，滴定至终点的实验现象为：最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色
（7）某同学一共进行了四次滴定实验，实验结果记录如下：

试验次数	第一次	第二次	第三次	第四次
消耗KmnO4溶液体积/mL	25.00	25.03	20.00	24.97

根据所给数据，计算该稀释液中Fe²⁺的物质的量浓度为c（Fe²⁺）=0.500mol/L．

Answer 1

分析 （1）通入空气时，空气中的二氧化碳会对实验产生干扰；通空气为反应提供氧气，还可以把生成的二氧化硫全部排入乙中；
（2）过氧化氢具有强氧化性，将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，同时生成水；
（3）最终得到的沉淀为硫酸钡，根据硫原子守恒计算硫铁矿中硫的质量，从而计算其质量分数；
（4）用Fe粉作还原剂，增大了溶液中亚铁离子的物质的量；
（5）配制250ml一定物质的量浓度的溶液需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、250ml容量瓶等仪器；
（6）高锰酸钾具有酸性和强氧化性；最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色，说明滴定到达终点；
（7）根据关系式MnO₄^-～5Fe²⁺计算亚铁离子的浓度．

解答 解：（1）通入空气时，空气中的二氧化碳会对实验产生干扰，所以要用氢氧化钠溶液除去空气中的二氧化碳，使装置乙中的溶液只吸收黄铁矿煅烧产生的二氧化硫；通空气为反应提供氧气，还可以把生成的二氧化硫全部排入乙中，使反应生成的二氧化硫被乙中溶液完全吸收；
故答案为：除去空气中的二氧化碳，使装置乙中的溶液只吸收黄铁矿煅烧产生的二氧化硫；提供反应物氧气，排除装置中生成的二氧化硫，使二氧化硫完全被乙吸收；
（2）过氧化氢具有强氧化性，将亚硫酸根离子氧化为硫酸根，同时生成水，反应方程式为：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O，
故答案为：Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O；
（3）根据硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最终全部生成BaSO₄，则有n（BaSO₄）=$\frac{{m}_{2}}{233}$mol，所以n（S）=$\frac{{m}_{2}}{233}$mol，所以黄铁矿中硫元素的质量分数为：$\frac{\frac{{m}_{2}}{233}mol×32g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%，
故答案为：$\frac{32{m}_{2}}{233{m}_{1}}$×100%；
（4）用Fe粉作还原剂，Fe与Fe³⁺生成Fe²⁺，增大了溶液中亚铁离子的物质的量，则所测得的铁元素的含量偏大，故答案为：偏大；
（5）Ⅲ的步骤③中，一定物质的量浓度溶液的配制中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（6）高锰酸钾具有酸性和强氧化性，能够腐蚀碱式滴定管中的橡胶管，所以用酸式滴定管盛放；最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色，说明滴定到达终点，
故答案为：酸式；最后一滴高锰酸钾溶液滴入时，溶液颜色突变为紫色，且在30s内不变色；
（7）第三次实验误差较大，舍去，其余三次实验消耗的高锰酸钾溶液的平均体积为25.00mL，
     MnO₄^-～～～～～～～5Fe²⁺
     1mol                5mol
0.1mol/L×25.00×10^-3L     c（Fe²⁺）×25.00×10^-3L 
解得c（Fe²⁺）=0.500mol/L，
故答案为：0.500mol/L．

点评 本题考查物质成分和含量的测定，涉及化学方程式的书写、溶液的配制、氧化还原滴定、化学计算等，具有较强的综合性，计算时注意从质量守恒与关系式的角度分析．