题目

8.不纯Sb2S 30.2513g,将其置于氧气流中灼烧,产生的SO2通入FeCl3溶-|||-液中,使 ^3+ 还原为 ^2+ ,然后用 .02000molcdot (L)^-1KMn(O)_(4) 标准溶液滴定-|||-^2+ ,消耗KMnO4溶液31.80 mL。计算试样中Sb2S 3的质量分数。若以Sb-|||-计,质量分数又为多少?

题目解答

答案

解析

考查要点：本题主要考查化学反应的连续定量关系、滴定分析及质量分数的计算。
解题思路：

  1. 建立反应链：通过灼烧、氧化还原反应及滴定反应，确定各物质的量比例关系。
  2. 关键比例推导：Sb₂S₃ → SO₂ → Fe²⁺ → KMnO₄，最终通过KMnO₄的用量反推Sb₂S₃的物质的量。
  3. 质量分数计算：利用摩尔质量与样品质量计算Sb₂S₃及Sb的质量分数。

反应关系与物质的量比例

  1. Sb₂S₃的分解：
    $\text{Sb}_2\text{S}_3 + 3\text{O}_2 \rightarrow 3\text{SO}_2 + 2\text{Sb}$
    1 mol Sb₂S₃ → 3 mol SO₂。

  2. SO₂与Fe³⁺反应：
    $\text{SO}_2 + 2\text{Fe}^{3+} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{SO}_4^{2-} + 2\text{Fe}^{2+} + 4\text{H}^+$
    1 mol SO₂ → 2 mol Fe²⁺，故 3 mol SO₂ → 6 mol Fe²⁺，即 1 mol Sb₂S₃ → 6 mol Fe²⁺。

  3. Fe²⁺与KMnO₄反应：
    $5\text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ \rightarrow 5\text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$
    5 mol Fe²⁺ → 1 mol KMnO₄，即 n(Fe²⁺) = 5n(KMnO₄)。

关键计算步骤

  1. 计算KMnO₄的物质的量：
    $n(\text{KMnO}_4) = C \times V = 0.02000 \, \text{mol/L} \times 0.03180 \, \text{L} = 0.000636 \, \text{mol}$

  2. 计算Fe²⁺的物质的量：
    $n(\text{Fe}^{2+}) = 5 \times n(\text{KMnO}_4) = 5 \times 0.000636 = 0.00318 \, \text{mol}$

  3. 反推Sb₂S₃的物质的量：
    $n(\text{Sb}_2\text{S}_3) = \frac{n(\text{Fe}^{2+})}{6} = \frac{0.00318}{6} = 0.00053 \, \text{mol}$

  4. 计算Sb₂S₃的质量分数：
    $W(\text{Sb}_2\text{S}_3) = \frac{n(\text{Sb}_2\text{S}_3) \times M(\text{Sb}_2\text{S}_3)}{\text{样品质量}} \times 100\% = \frac{0.00053 \times 330.68}{0.2513} \times 100\% = 77.64\%$

  5. 以Sb计算质量分数：
    每1 mol Sb₂S₃含2 mol Sb，故：
    $n(\text{Sb}) = 2 \times n(\text{Sb}_2\text{S}_3) = 2 \times 0.00053 = 0.00106 \, \text{mol}$
    $W(\text{Sb}) = \frac{n(\text{Sb}) \times M(\text{Sb})}{\text{样品质量}} \times 100\% = \frac{0.00106 \times 121.76}{0.2513} \times 100\% = 51.35\%$