Question

黄铁矿是工业上制取硫酸的主要原料，其主要成分为FeS₂，含少量杂质(杂质不含S元素，且高温下不反应)．某化学兴趣小组用下列装置测定黄铁矿中硫元素的质量分数．

称取2.0g研细的黄铁矿样品，将样品放入石英管中，缓慢鼓入空气，再加热石英管至800～850℃；锥形瓶中盛装100mL 0.2mol/L酸性KMnO₄溶液用于吸收SO₂(忽略SO₂、H₂SO₃与氧气反应)；反应结束后，每次从锥形瓶中取出25.00mL溶液，用0.23mol/L标准H₂C₂O₄溶液滴定，重复三次．已知：4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂；2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄请回答下列问题：

（1）连接好装置，检查装置气密性的操作是___________________

（2）通入空气的作用是_________________________．

（3）若实验过程中鼓入空气的速率过快，则测得的硫元素的质量分数__________．(填“偏高”、“偏低”或“不变”)

（4）滴定时，应选择右图中的_________(填字母序号)盛装标准H₂C₂O₄溶液，根据_____________现象来判断滴定已经达到终点．

（5）如果黄铁矿中的硫全部转化为SO₂，且被酸性KMnO₄溶液完全吸收，滴定操作中，平均耗用0.23mol/L标准H₂C₂O₄溶液21.73mL，则黄铁矿样品中硫元素的质量分数是____________．(保留到小数点后1位)

Answer

（1）向锥形瓶中加水浸没导气管末端，关闭K，微热石英管，观察到锥形瓶中有气泡冒出，冷却后导管内形成一端稳定的气柱；（2）提供反应所需O2，将生成的SO2全部赶入锥形瓶中；（3）偏低；

(4)B；由浅紫色突变为无色且半分钟内不再变色；（5）48%；

【解析】

试题分析：（1）连接好装置，检查装置气密性的方法为：向锥形瓶中加水浸没导气管末端，关闭K，微热石英管，观察到锥形瓶中有气泡冒出，冷却后导管内形成一端稳定的气柱，故答案为：向锥形瓶中加水浸没导气管末端，关闭K，微热石英管，观察到锥形瓶中有气泡冒出，冷却后导管内形成一端稳定的气柱；

（2）煅烧黄铁矿时需要氧气，则通入空气的目的是提供反应需要的氧气，另外通入空气后还可以将生成的二氧化硫完全赶入锥形瓶中，从而减小实验误差，故答案为：提供反应所需O2，将生成的SO2全部赶入锥形瓶中；

（3）若实验过程中鼓入空气的速率过快，会导致部分二氧化硫没有被酸性高锰酸钾溶液吸收，则测得的硫元素的质量分数会偏低，故答案为：偏低；

（4）草酸显示酸性，需要选用酸式滴定管盛放，即应该选用B盛放草酸溶液；滴定结束时溶液由浅紫色变为无色，则滴定终点的现象为：由浅紫色突变为无色且半分钟内不再变色，故答案为：B；由浅紫色突变为无色且半分钟内不再变色；

（5）0.23mol/L标准H2C2O4溶液21.73mL中含有草酸的物质的量为：0.23mol/L×0.02173L=0.0050mol，根据反应5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，0.0050mol草酸完全反应消耗高锰酸根离子的物质的量为：0.0050mol×=0.002mol，

原100mL滴定后的高锰酸钾溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：0.002mol×=0.008mol，

100mL 0.2mol/L酸性KMnO4溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：0.2mol/L×0.1L=0.02mol，则二氧化硫消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.02mol-0.008mol=0.012mol，根据反应2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4可知，二氧化硫的物质的量为：0.012mol×=0.03mol，原样品中含有S的质量为：32g/mol×0.03mol=0.96g，含有硫元素的质量分数为：×100%=48%，故答案为：48%。

考点：考查了物质组成及含量的测定的相关知识。