Question

【題目】硫、鐵的化合物有廣泛的應用。

（1）過二硫酸銨(NH4)2S2O8可以看成雙氧水的衍生物，H2O2分子中的兩個H原子被—SO3H基取代后即為過二硫酸。

①(NH4)2S2O8中硫元素的化合價為_________；

②用過二硫酸銨溶液檢測廢水中的Mn2+，配平下面的離子反應：_____S2O82－+____Mn2++_____=____MnO4－+____SO42－+____。

（2）大蘇打的成分是Na2S2O3·5H2O，常用于防毒面具中吸收氯氣。若1 mol Na2S2O3完全反應，失去8mol電子。寫出其水溶液吸收氯氣的離子方程式______________。

（3）磁性材料A是由兩種元素組成的化合物，某研究小組按如圖所示流程探究其組成：

①已知化合物A能與鹽酸反應，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標準狀況下密度為1.518g/L)，寫出該反應的化學方程式：_______________________。

②已知25 ℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－39，該溫度下反應Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常數為_________(列式并計算)。向0.001 mol/L FeCl3溶液中通入氨氣(體積變化忽略不計)，開始沉淀時溶液的pH為________。(lg 5＝0.7)

（4）①FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料,該材料可用于制造高容量鋰電池,電池放電時的總反應為4Li+FeS2Fe+2Li2S,正極反應式是____。

②FeSO4可轉化為FeCO3,FeCO3在空氣中加熱會發生反應,可制得鐵系氧化物材料。已知25 ℃、101 kPa時:4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH=-1648 kJ.mol-1;C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-392 kJ·mol-1;2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2FeCO3(s)ΔH=-1480 kJ·mol-1。FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的熱化學方程式是_______。

Answer 1

【答案】 +6 5 2 8H2O 2 10 16H+ S2O32-+4Cl2+ 5H2O=2SO42- +8C1-+ 10 H+ Fe3S4+6HCl=3H2S↑+3FeCl2 +S K＝＝＝＝8×103 2.3 FeS2+4e-Fe+2S2- 4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s) +4CO2(g) ΔH=-256 kJ·mol-1

【解析】(1)①過二硫酸銨(NH4)2S2O8可以看成雙氧水的衍生物，H2O2分子中的兩個H原子被—SO3H基取代后即為過二硫酸，在—SO3H基中S元素的化合價為+6價，因此(NH4)2S2O8中硫元素的化合價為+6價，故答案為：+6；

②在酸性介質中，往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8(連二硫酸銨)溶液會發生氧化還原反應，根據化合價升降守恒，配平得：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，故答案為：5；2；8H2O；2；10；16H+；

(2)大蘇打的成分是Na2S2O3·5H2O，其中S元素的化合價為+2價，具有比較強的還原性，若1 mol Na2S2O3完全反應，失去8mol電子，說明生成硫酸根離子，因此Na2S2O3水溶液吸收氯氣的離子方程式為S2O32-+4Cl2+ 5H2O=2SO42- +8C1-+ 10 H+，故答案為：S2O32-+4Cl2+ 5H2O=2SO42- +8C1-+ 10 H+；

(3) C加入KSCN，D為血紅色溶液，可知C為FeCl3，D為Fe(SCN)3等，可知B為Fe2O3，且n(Fe2O3)= =0.015mol，n(Fe)=0.03mol，m(Fe)=0.03mol×56g/mol=1.68g，A燃燒生成的無色氣體E溶液水得到酸性溶液，加入碘的KI溶液，得到無色溶液，說明碘可氧化E的水溶液，E應為SO2，F為H2SO3，G含有和H2SO4和HI，可知A含有Fe、S元素，且m(S)=2.96g-1.68g=1.28g，n(S)= =0.04mol，可知n(Fe)：n(S)=3：4，A為Fe3S4。

①化合物A能與鹽酸反應，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標況下的密度為1.518gL-1)，淡黃色不溶物為S，氣體的相對分子質量為1.518×22.4L=34，為H2S氣體，反應的化學方程式為Fe3S4+6HCl=3H2S↑+3FeCl2 +S，故答案為：Fe3S4+6HCl=3H2S↑+3FeCl2 +S；

②Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O，25℃時Ksp[Fe(OH)3]=8×10-39，Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-)，Kw=c(H+)×c(OH-)，則K=====8×103；向0.001mob/LFeCl3溶液中通入氨氣(體積變化忽略不計)，開始沉淀時溶液中c(OH-)==2×10-12mol/L，故c(H+)==5×10-3mol/L，故pH=-lgc(H+)=-lg5×10-3=2.3，故答案為：K=====8×103；2.3。

(4)①電池放電時的總反應為：4Li+FeS2═Fe+2Li2S，正極發生還原反應，FeS2獲得電子生成Fe、S2-，正極電極反應式為：FeS2+4e-=Fe+2S2-，故答案為：FeS2+4e-=Fe+2S2-；

②發生反應：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2，已知：i.4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H=-1648kJ/mol，ii.C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-392kJ/mol，iii.2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)═2FeCO3(s)△H=-1480kJ/mol，根據蓋斯定律，i-iii×2+ii×④可得4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)，故△H=-1648kJ/mol-2×(-1480kJ/mol)+4×(-392kJ/mol)=-256kJ/mol，故反應熱化學方程式為：4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-256kJ/mol，故答案為：4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-260kJ/mol。