Question

硫酸廠用煅燒黃鐵礦(FeS₂)制取硫酸，實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂制備綠礬。
（一）SO₂和O₂反應制取的反應原理為：2SO₂＋O₂2SO₃，在一密閉容器中一定時間內達到平衡。
（1）該反應的平衡常數表達式為______。
（2）該反應達到平衡狀態的標志是______。

A．v(SO2)=v(SO3)	B．混合物的平均相對分子質量不變
C．混合氣體質量不變	D．各組分的體積分數不變

（二）某科研單位利用原電池原理，用SO₂和O₂制備硫酸，裝置如圖，電極為多孔的材料，能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸。

（3）B電極的電極反應式為______；溶液中H^＋的移動方向由______極到______極；電池總反應式為______。
（三）利用燒渣制綠礬的過程如下

測定綠礬產品中含量的實驗步驟：
a．稱取5.7 g產品，溶解，配成250 mL。溶液。
b．量取25 ml。待測液于錐形瓶中。
c．用硫酸酸化的0. 01 mol/LKMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積40 mL。根據上述步驟同答下列問題。
（4）滴定時發生反應的離子方程式為（完成并配平離子反應方程式）。

（5）用硫酸酸化的KMnO₄滴定終點的標志是
（6）計算上述產品中的FeSO₄.7H₂O質量分數為______。

Answer 1

（1）  （2） B D   （3）SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺   B  A
2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄(或2SO₂+O₂+2H₂O=4H⁺+2SO₄^2-)（4）5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（5）滴定最后一滴酸性KMnO₄時溶液呈淡紫色，半分鐘內不褪色。（6）0.975或97.5%

解析試題分析：（1）反應2SO₂＋O₂2SO₃的平衡常數表達式為（2）A沒有指明是正反應速率還是逆反應速率，沒有意義。錯誤。B.由于該反應是反應前后氣體體積不等的反應，所以當反應達到平衡時各種氣體的物質的量不變，則混合物的平均相對分子質量不變。正確。C．任何反應無論進行到什么程度，混合氣體質量總是不變，=。因此不能作為反應達到平衡狀態的標志。錯誤。D．由于該反應是反應前后氣體體積不等的反應，所以當反應達到平衡時各種氣體的物質的量不變，各種氣體的體積也不變，總體積不變，所以各組分的體積分數不變。正確。所以該反應達到平衡狀態的標志是B D。（3）因為在B電極區產生H₂SO₄，說明SO₂在B電極上失去電子，因此B電極為陽極，電極反應式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，溶液中H^＋的移動方向由B電極到A電極。電池總反應式為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄。（4）滴定時發生反應的離子方程式為5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。（5）由于KMnO₄為紫色，所以不用外加指示劑，利用其本身的顏色變化來判斷反應終點。因此用硫酸酸化的KMnO₄滴定終點的標志是滴定最后一滴酸性KMnO₄時溶液呈淡紫色，半分鐘內不褪色。n(KMnO₄)= 0. 01 mol/L×0.04L×(250÷25)=4×10^-3mol.則n(Fe²⁺)=5 n(KMnO₄)= 5×4×10^-3mol=0.02mol.所以上述產品中的FeSO₄.7H₂O質量分數為(0.02mol×278g/mol) ÷5.7 g×100%=97.5%.
考點：考查煅燒黃鐵礦制取硫酸、用硫酸廠燒渣制備綠礬的反應原理及相應的化學計算的知識。