Question

【題目】某研究小組模擬工業(yè)上以黃鐵礦為原料制備硫酸的第一步反應(yīng)如下：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定該樣品中FeS2樣品的純度（假設(shè)其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)）。

實(shí)驗(yàn)步驟：稱取研細(xì)的樣品4.000g放入上圖b裝置中，然后在空氣中進(jìn)行煅燒。為測(cè)定未反應(yīng)高錳酸鉀的量（假設(shè)其溶液體積保持不變），實(shí)驗(yàn)完成后取出d中溶液10mL置于錐形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H2C2O4)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。（已知：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ）請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）稱量樣品質(zhì)量能否用托盤天平_______（填“能”或“不能”），取出d中溶液10mL需要用______準(zhǔn)確量取(填序號(hào))

A．容量瓶 B．量筒 C．堿式滴定管 D．酸式滴定管

（2）上述反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是__________

（3）已知草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質(zhì)生成，則滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________﹔判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是___________。

（4）已知滴定管初讀數(shù)為0.10mL，末讀數(shù)如圖所示，消耗草酸溶液的體積為___________mL。

下列操作會(huì)導(dǎo)致該樣品中FeS2的純度測(cè)定結(jié)果偏高的是_________(填序號(hào))

A.盛標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗就裝液滴定

B.錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)液潤(rùn)洗

C.讀取標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定到終點(diǎn)后俯視

D.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排除，滴定后氣泡消失

（5）該樣品中FeS2的純度為__________________

（6）若用下圖裝置替代上述實(shí)驗(yàn)裝置d，同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>_______（填編號(hào)）。

Answer 1

【答案】不能 D 促進(jìn)裝置中的二氧化硫氣體全部吸收 2MnO4—+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O 滴入最后一滴草酸溶液, 溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù) 15.00 C 90％ ②

【解析】

將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和二硫化亞鐵發(fā)生反應(yīng)為4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2，然后將氣體再通入c中，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O2 2CuO，然后將氣體通入d中，二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸；

(1)稱量樣品質(zhì)量感量為0.001g，托盤天平感量為0.1g；d中溶液呈酸性且具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)該用酸式滴定管量�。�

(2)為使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高錳酸鉀溶液吸收，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將b裝置中二氧化硫全部驅(qū)趕到d裝置中；

(3)草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質(zhì)生成，則滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；

(4)依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)，利用開(kāi)始和結(jié)束的體積差值計(jì)算得到消耗草酸溶液的體積；滴定過(guò)程中如果使用的草酸體積偏大，未與SO2反應(yīng)的高錳酸鉀偏大，則測(cè)定的二硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就偏��；

(5)依據(jù)灼燒反應(yīng)和滴定反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算二硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(6)裝置d是用于吸收并測(cè)定產(chǎn)物中二氧化硫的含量，根據(jù)二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行判斷。

將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和二硫化亞鐵發(fā)生反應(yīng)為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，然后將氣體再通入c中，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O22CuO，然后將氣體通入d中，二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸；

(1)稱量樣品質(zhì)量感量為0.001g，托盤天平感量為0.1g，所以不能用托盤天平稱量樣品質(zhì)量；d中溶液呈酸性且具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)該用酸式滴定管量取，故答案為D；

(2) 實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量FeS2的純度，為使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高錳酸鉀溶液吸收，所以反應(yīng)結(jié)束后，仍需通一段時(shí)間的空氣，其目的是：將b裝置中二氧化硫全部驅(qū)趕到d裝置中，使SO2被完全吸收；

(3)草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO2和Mn2+等物質(zhì)生成，則滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O﹔判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；

(4)依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)，末讀數(shù)為15.10mL，利用開(kāi)始和結(jié)束的體積差值計(jì)算得到消耗草酸溶液的體積為：15.10mL-0.10mL=15.00mL；

A．盛標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗就裝液滴定，導(dǎo)致草酸濃度降低，則使用的草酸體積偏大，導(dǎo)致未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量偏大，二硫化亞鐵測(cè)定值偏低；

B．錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)液潤(rùn)洗，不影響測(cè)定；

C．讀取標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定到終點(diǎn)后俯視，導(dǎo)致草酸體積偏小，未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量偏小，二硫化亞鐵測(cè)定值偏高；

D．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排除，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致草酸體積偏大，未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量偏大，二硫化亞鐵的測(cè)定值偏低；

故答案為C；

(5)根據(jù)離子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，100mL溶液中剩余高錳酸鉀物質(zhì)的量為：×0.01500L×0.1000mol/L×=0.006mol，與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量為：0.3000mol/L×0.1000L-0.006mol=0.024mol，結(jié)合反應(yīng)5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4可得：

5FeS2～10SO2～4KMnO4

5 4

n(FeS2) 0.024mol

，解得n(FeS2)=0.03mol，則樣品中FeS2的純度為：×100%=90%；

(6)①中溶液不能吸收SO2，無(wú)法測(cè)定SO2；②中溶液吸收二氧化硫生成硫酸鋇沉淀，可測(cè)定SO2，可以替代裝置d；③SO2中混有的N2等不溶于水，干擾了二氧化硫的測(cè)定；故答案為②。