Question

二硫化亞鐵是Li/FeS₂電池的正極活性物質，可用水熱法合成。FeSO₄、Na₂S₂O₃、S及H₂O在200℃連續反應24小時，四種物質以等物質的量反應，再依次用CS₂、H₂O洗滌、干燥及晶化后得到。
（1）合成FeS₂離子方程式為                 。
（2）用水洗滌時，如何證明S0₄^2-己除盡　             。
（3）己知1.20gFeS₂在O₂中完全燃燒生成Fe₂O₃和SO₂氣體放出8.52kJ熱量，FeS₂燃燒反應的熱化學方程式為　                                             。
（4）取上述制得的正極材料1.1200g (假定只含FeS一種雜質)，在足量的氧氣流中充分加熱，最后得0.8000g紅棕色固體，則該正極材料中FeS₂的質量分數(寫出計算過程)。
                                            。

Answer 1

（1）Fe²⁺ + S₂O₃^2－+S+H₂O  FeS₂↓+2H⁺ + SO₄^2－
（2）取少許最后一次洗滌濾液，先用足量鹽酸酸化，再向上述清液中滴加BaCl₂溶液，若不出現白色渾濁，表示已洗滌干凈
（3）4FeS₂(s) +11O₂(g) = 2Fe₂O₃(s) + 8SO₂(g) △H=－3408kJ·mol^－1
[或FeS₂(s) +11/4O₂(g) = 1/2Fe₂O₃(s) + 2SO₂(g) △H=－852kJ·mol^－1]
（4）解：120n(FeS₂)+88n(FeS) =1.1200
n(FeS₂)+ n(FeS) =2×0.8000g/160g·mol^－1
n(FeS₂)=0.0075mol
ω(FeS₂)= 0.0075mol×120g·mol^－1/1.1200g≈0.8036

試題分析：（1）由題中信息可寫出四種反應物，再由元素守恒和電荷守恒寫出產物，Na₂S₂O₃中一個S顯+6價，一個S顯-2價，其中-2的S與單質S發生歸中反應，根據得失電子守恒配出反應。（2）檢驗SO₄^2－，需要先用HCl去除干擾離子，以防生成除BaSO₄以外的鋇鹽沉淀。（3）0.01mol FeS₂完全燃燒放出8.52KJ的熱量。寫熱化學方程式要標注物質的狀態，同時?H應與化學計量系數成比例。（4）由質量關系，列出120n(FeS₂)+88n(FeS) =1.1200，由鐵守恒列出n(FeS₂)+ n(FeS) =2×0.8000g/160，聯合解得FeS₂的量，進而求出含量。