Question

8．某中藥主要含二硫化亞鐵（FeS₂），某學習小組欲用如圖所示裝置進行實驗．測定其鐵、硫元素的質量分數．取mg該中藥樣品于裝置A中，經充分反應，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃．

已知：A為高溫灼燒裝置，C為檢測尾氣中是否含有SO₂的傳感器．實驗結束后，傳感器（裝置C）未檢測到SO₂．
I：硫元素質量分數的測定：
（1）裝置B中加入H₂O₂的作用是將SO₂氧化，使之完全轉化成BaSO₄沉淀．
（2）用50%雙氧水配制20%的H₂O₂溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要量筒（填儀器名稱）
（3）欲計算硫元素的質量分數，需測量的數據是B中沉淀的質量．
（4）從安全角度出發，你認為該實驗還需要改進的措施在A、B裝置之間連接一個防倒吸裝置．
Ⅱ：鐵元素質量分數的測定步驟如下：
a．將A裝置中的剩余固體用足量鹽酸酸浸，有少量H₂產生．充分反應后過濾，得到黃色濾液；
b．向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被氧化為TiO²⁺；
c． 將b中所得混合液稀釋成100mL待測溶液．取25.00mL待測溶液，用硫酸酸化的KMnO₄（c mol•L^-1）標準液滴定終點，測得消耗酸性KMnO₄溶液體積的平均值為V mL．
（5）檢驗步驟a中濾液是否存在+3價的鐵，可選用的試劑為A、C （填序號）
A．銅粉    B．H₂O₂溶液     C．KSCN溶液   D． KMnO₄溶液
（6）步驟b中反應的離子方程式是Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺．
（7）步驟c中確認滴定終點的現象是：最后一滴液體加入，溶液變成紫紅色，且半分鐘內無變化．樣品中鐵元素質量分數的數學表示式是$\frac{1.12CV}{m}$×100%（用含m、c、V的代數式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）取m g該中藥樣品于裝置A中，經充分反應，FeS₂燃燒生成二氧化硫和氧化鐵，二氧化硫通入酸化的過氧化氫和氯化鋇溶液中，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；
（2）依據溶液配制過程和實驗操作分析需要的玻璃儀器有，量取液體的量筒，溶解需要的燒杯，玻璃棒，定容需要的膠頭滴管等；
（3）元素守恒分析，需要測定B中沉淀質量計算硫元素物質的量；
（4）A裝置處是高溫加熱，氣體壓強變化會引起裝置B中的液體倒流分析；
Ⅱ、（5）濾液是否存在+3價的鐵可以利用鐵離子檢驗試劑分析，與硫氰酸鉀溶液生成血紅色溶液，銅粉溶解，不能被過氧化氫、高錳酸鉀氧化；
（6）向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺；
（7）用滴定法測定Fe²⁺的量，用硫酸酸化的KMnO₄（c mol•L^-1）標準液滴定終點，反應終點可以依據高錳酸鉀溶液的顏色指示終點，依據化學反應的定量關系計算得到．

解答 解：Ⅰ、（1）取m g該中藥樣品于裝置A中，經充分反應，FeS₂燃燒生成二氧化硫和氧化鐵，二氧化硫通入酸化的過氧化氫和氯化鋇溶液中，使硫元素全部轉化為SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，發生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀；過氧化氫的主要作用是氧化劑氧化+4價硫為+6價硫酸根離子，裝置B中的H₂O₂反應時表現出了氧化性；
故答案為：將SO₂氧化，使之完全轉化成BaSO₄沉淀；
（2）實驗操作分析需要的玻璃儀器有，量取液體的量筒，溶解需要的燒杯，玻璃棒，定容需要的膠頭滴管等，用50%雙氧水配制20%的H₂O₂溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要量筒，
故答案為：量筒；
（3）欲計算硫元素的質量分數，需要測定B中沉淀質量計算硫元素物質的量，所以測量的數據是B中沉淀的質量，故答案為：B中沉淀的質量；
（4）A裝置處是高溫加熱，氣體壓強變化會引起裝置B中的液體倒流分析可知，從安全角度出發，該實驗還需要改進的措施是在A、B裝置之間連接一個防倒吸裝置，
故答案為：在A、B裝置之間連接一個防倒吸裝置；
Ⅱ、（5）濾液是否存在+3價的鐵可以利用鐵離子檢驗試劑分析，與硫氰酸鉀溶液生成血紅色溶液，銅粉溶解，不能被過氧化氫、高錳酸鉀氧化，所以可選用的試劑為AC，
故答案為：AC；
（6）向濾液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反應，TiCl₃被鐵離子氧化為TiO²⁺，反應的離子方程式為：Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺；
故答案為：Fe³⁺+Ti³⁺+H₂O=Fe²⁺+TiO²⁺+2H⁺；
（7）用滴定法測定Fe²⁺的量，用硫酸酸化的KMnO₄（c mol•L^-1）標準液滴定終點，反應終點可以依據高錳酸鉀溶液的顏色指示終點，滴入最后一滴溶液變化為紫紅色，且半分鐘內無變化．說明反應達到反應終點．
將b中所得混合液稀釋成100mL待測溶液．取25.00mL待測溶液，用硫酸酸化的KMnO₄（c mol•L^-1）標準液滴定終點，測得消耗酸性KMnO₄溶液體積的平均值為V mL．
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
    5      1
   n      $\frac{100}{25}$×c mol•L^-1×V×10^-3L
n=0.02CVmol
樣品中鐵元素質量分數的數學表示式=$\frac{0.02CVmol×56g/mol}{m}$×100%=$\frac{1.12CV}{m}$×100%；
故答案為：紫紅；$\frac{1.12CV}{m}$×100%．

點評 本題考查了物質組成的分析判斷，主要是實驗工廠分析，反應實質的理解應用，物質性質和反應定量計算的應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．