Question

黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是我國大多數硫酸廠制取的主要原料．某化學學習小組對黃鐵礦石進行如下實驗探究：
[實驗一]為測定硫元素的含量
I．將m₁g該黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全．

II．反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如圖2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用足量稀硫酸溶解石英管中的固體殘渣；
②加還原劑使溶液中的Fe³⁺完全轉化為Fe²⁺后，過濾、洗滌；
③將濾液稀釋至250mL；
④每次取稀釋液25.00mL，用已知物質的量濃度為cmol/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VmL（該反應中還原產物為Mn^2-）
請完成下列填空：
（1）已知12gFeS₂完全燃燒放熱85.3kJ，則FeS₂燃燒熱的化學方程式是

FeS₂（s）+

11

4

O₂（g）═

1

2

Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）△H=-853kJ/mol

．
（2）I中，甲瓶內所盛試劑是

NaOH

溶液；乙瓶內發生反應的離子方程式有

2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O

；I中玻璃纖維的作用是

防止粉塵進入導管和乙裝置

．
（3）II中的濾渣在稱量前還應進行的操作是

洗滌、干燥

；II中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

使SO₃^2- 完全轉化成SO₄^2-

．
（4）III的步驟③中，需要用到的儀器除燒杯、玻璃棒外，還有

250ml容量瓶

；④中取稀釋液25.00mL需用的儀器是

酸式滴定管

．
（5）該黃鐵礦中硫元素的質量分數

32m2

233m1

×100%

（用I、II中有關實驗數據表達）；該黃鐵礦中鐵的元素的質量分數

2.8CV

m1

×100%

（用I、II中有關實驗數據表達）

Answer 1

分析：（1）根據書寫熱化學方程式的方法和燃燒熱的概念計算并書寫；
（2）為防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影響實驗結果，應將空氣中的二氧化碳除去，所以甲裝置中可用NaOH溶液，過量NaOH溶液與SO₂反應生成SO₃^2-和H₂O，離子方程式為2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反應中可用玻璃纖維防止粉塵進入導管和乙裝置；
（3）為準確稱量固體的質量，在稱量之前需洗滌和干燥；為減少實驗誤差，最后使完全轉化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀；
（4）配制250ml一定物質的量濃度的溶液需要燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、250ml容量瓶等儀器，高錳酸鉀溶液具有強氧化性，應用酸式滴定管量取；
（5）根據硫元素守恒和鐵元素守恒計算質量分數．

解答：解：（1）12gFeS₂的物質的量為0.1mol，所以1mol完全燃燒放出的熱量為853KJ，故答案為：FeS₂（s）+

11

4

O₂（g）═

1

2

Fe₂O₃（s）+2SO₂（g）△H=-853kJ/mol； 
（2）為防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影響實驗結果，應將空氣中的二氧化碳除去，所以甲裝置中可用NaOH溶液，過量NaOH溶液與SO₂反應生成SO₃^2-和水H₂O，離子方程式為2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；反應中可用玻璃纖維防止粉塵進入導管和乙裝置，故答案為：NaOH；2OH^-+SO₂═SO₃^2-+H₂O；防止粉塵進入導管和乙裝置；
（3）為準確稱量固體的質量，在稱量之前需洗滌和干燥；為減少實驗誤差，最后使完全轉化成SO₄^2-，從而完全生成硫酸鋇沉淀，故答案為：洗滌、干燥；使SO₃^2- 完全轉化成SO₄^2-；
（4）配制250ml一定物質的量濃度的溶液需要燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、250ml容量瓶等儀器，高錳酸鉀溶液具有強氧化性，應用酸式滴定管量取．答案為：250ml 容量瓶；  酸式滴定管；
（5）根據硫元素守恒，m₁gFeS₂中的硫元素最終全部生成BaSO₄，則有：n（BaSO₄）=

m2

233

mol，所以n（S）=

m2

233

，其質量為

m2

233

×32，所以黃鐵礦中硫元素的質量分數為：

32m2

233m1

×100%；根據反應關系（電子守恒）：
       MnO₄^-～5Fe²⁺
CV×10^-3mol   5CV×10^-3mol，
則原樣品中含鐵元素的質量為：

5CV× 10-3×10mol× 56g/mol

m1

×100%=

2.8CV

m1

×100%，
故答案為：

32m2

233m1

×100%；

2.8CV

m1

×100%．

點評：本題考查物質成分和含量的測定，涉及過濾和溶液的配制等操作，具有較強的綜合性，解題時注意從質量守恒的角度分析．