问题 问答题

黄铁矿(主要成分为FeS2)是我国大多数硫酸厂制取的主要原料.某化学学习小组对黄铁矿石进行如下实验探究:

[实验一]为测定硫元素的含量

I.将m1g该黄铁矿样品放入如图1所示装置(夹持和加热装置省略)的石英管中,从a处不断地缓缓通入空气,高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全.

II.反应结束后,将乙瓶中的溶液进行如图2处理.

[实验二]测定铁元素的含量.III.测定铁元素含量的实验步骤如下:

①用足量稀硫酸溶解石英管中的固体残渣;

②加还原剂使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+后,过滤、洗涤;

③将滤液稀释至250mL;

④每次取稀释液25.00mL,用已知物质的量浓度为cmol/L的酸性KMnO4溶液滴定,三次滴定实验所需KMnO4溶液体积的平均值为VmL(该反应中还原产物为Mn2-

请完成下列填空:

(1)已知12gFeS2完全燃烧放热85.3kJ,则FeS2燃烧热的化学方程式是______.

(2)I中,甲瓶内所盛试剂是______溶液;乙瓶内发生反应的离子方程式有______;I中玻璃纤维的作用是______.

(3)II中的滤渣在称量前还应进行的操作是______;II中,所加H2O2溶液需足量的理由是______.

(4)III的步骤③中,需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外,还有______;④中取稀释液25.00mL需用的仪器是______.

(5)该黄铁矿中硫元素的质量分数______(用I、II中有关实验数据表达);该黄铁矿中铁的元素的质量分数______(用I、II中有关实验数据表达)

答案

(1)12gFeS2的物质的量为0.1mol,所以1mol完全燃烧放出的热量为853KJ,故答案为:FeS2(s)+

11
4
O2(g)═
1
2
Fe2O3(s)+2SO2(g)△H=-853kJ/mol; 

(2)为防止最后乙溶液中混有BaCO3沉淀而影响实验结果,应将空气中的二氧化碳除去,所以甲装置中可用NaOH溶液,过量NaOH溶液与SO2反应生成SO32-和水H2O,离子方程式为2OH-+SO2═SO32-+H2O;反应中可用玻璃纤维防止粉尘进入导管和乙装置,故答案为:NaOH;2OH-+SO2═SO32-+H2O;防止粉尘进入导管和乙装置;

(3)为准确称量固体的质量,在称量之前需洗涤和干燥;为减少实验误差,最后使完全转化成SO42-,从而完全生成硫酸钡沉淀,故答案为:洗涤、干燥;使SO32- 完全转化成SO42-

(4)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,高锰酸钾溶液具有强氧化性,应用酸式滴定管量取.答案为:250ml 容量瓶;  酸式滴定管;

(5)根据硫元素守恒,m1gFeS2中的硫元素最终全部生成BaSO4,则有:n(BaSO4)=

m2
233
mol,所以n(S)=
m2
233
,其质量为
m2
233
×32
,所以黄铁矿中硫元素的质量分数为:
32m2
233m1
×100%
;根据反应关系(电子守恒):

       MnO4-~5Fe2+

CV×10-3mol   5CV×10-3mol,

则原样品中含铁元素的质量为:

5CV× 10-3×10mol× 56g/mol
m1
×100%=
2.8CV
m1
×100%

故答案为:

32m2
233m1
×100%;
2.8CV
m1
×100%

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