Question

1．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+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+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)量能否用托盤天平不能（填“能”或“不能”），取出d中溶液10mL需要用D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，其目的是促進(jìn)裝置中的二氧化硫氣體全部吸收
（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）已知滴定管初讀數(shù)為0.10mL，末讀數(shù)如圖1所示，消耗草酸溶液的體積為15.00mL，
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C（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90%．
（6）若用圖2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)康氖洽冢ㄌ罹幪?hào)）．

Answer 1

分析 將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和硫化亞鐵發(fā)生反應(yīng)為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，然后將氣體再通入c中，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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，應(yīng)該用酸式滴定管量取；
（2）二氧化硫有毒不能直接排空，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該將裝置中二氧化硫排盡；
（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，則測(cè)定的硫化亞鐵的質(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．

解答 解：將空氣通入濃硫酸中將空氣干燥，在b中氧氣和硫化亞鐵發(fā)生反應(yīng)為4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，然后將氣體再通入c中，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，然后將氣體通入d中，二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸，
（1）稱量樣品質(zhì)量感量為0.001g，托盤天平感量為0.1g，所以不能代替；
d中溶液呈酸性，應(yīng)該用酸式滴定管量取，故選D，
故答案為：不能；D；
（2）二氧化硫有毒不能直接排空，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該將裝置中二氧化硫排盡，否則會(huì)污染大氣，故答案為：促進(jìn)裝置中的二氧化硫氣體全部吸收；
（3）草酸與高錳酸鉀酸性溶液作用有CO₂和Mn²⁺等物質(zhì)生成，則滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O﹔判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；滴入最后一滴草酸溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)；
（4）依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu)，利用開(kāi)始和結(jié)束的體積差值計(jì)算得到消耗草酸溶液的體積為：15.10mL-0.10mL=15.00mL；
A．盛標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗就裝液滴定，導(dǎo)致草酸濃度降低，則使用的草酸體積偏大，導(dǎo)致未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量偏大，硫化亞鐵測(cè)定值偏低，故錯(cuò)誤；
B．錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)液潤(rùn)洗，不影響測(cè)定，故錯(cuò)誤；
C．讀取標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定到終點(diǎn)后俯視，導(dǎo)致草酸體積偏小，未與二氧化硫反應(yīng)高錳酸鉀物質(zhì)的量偏大，測(cè)定值偏高，故正確；
D．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排除，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致草酸體積偏大，未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量偏小，硫化亞鐵的測(cè)定值偏低，故錯(cuò)誤；
故答案為：15.00；C；
（5）依據(jù)反應(yīng)的離子方程式計(jì)算與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量，得到二氧化硫的物質(zhì)的量，結(jié)合元素守恒計(jì)算硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式計(jì)算得到：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，100mL溶液中剩余高錳酸鉀物質(zhì)的量為：$\frac{2}{5}$×0.01500L×0.1000mol/L×10=0.006mol，與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量為：0.3000mol/L×0.1000L-0.006mol=0.024mol，結(jié)合反應(yīng)5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄可得：
5FeS₂～10SO₂～4KMnO₄
5 4
n（FeS₂） 0.024mol
n（FeS₂）=0.03mol
樣品中FeS₂的純度為：$\frac{0.03mol×120g/mol}{4.000g}$×100%=90%，
故答案為：90%；
（6）圖2中，只有②能夠與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，可以替代裝置d；而①無(wú)法吸收二氧化硫，③中空氣不溶于水，干擾了二氧化硫的測(cè)定，
故答案為：②．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)組成及其含量測(cè)定，為高頻考點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及滴定計(jì)算是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、分析及理解應(yīng)用能力，注意滴定管刻度值特點(diǎn)，題目難度中等．