Question

【題目】以活性炭為催化劑，可以將工業廢氣中的SO2催化氧化變為硫酸，進而制得各種硫酸鹽，如硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]等。

（1）研究表明，SO2在活性炭上催化氧化的反應機理可以表示為（*標記的為吸附狀態）

Ⅰ．二氧化硫的吸附：SO2(g)SO2* ΔH1=a kJ·mol－1

Ⅱ．氧氣的吸附：O2(g)2O* ΔH2=b kJ·mol－1

Ⅲ．三氧化硫的氧化：SO2*+O*=SO3* ΔH3=c kJ·mol－1

Ⅳ．三氧化硫的脫附：SO3*SO3(g) ΔH4=d kJ·mol－1

根據上述反應機理，寫出SO2在活性炭上催化氧化的熱化學方程式____。

（2）以硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]為原料通過下列流程可以制備晶體A。

①已知25 ℃時，[Fe(C2O4)3]3－(aq)＋SCN－(aq)[Fe(SCN)]2＋(aq)＋3C2O42-(aq)，K＝10－16。某研究小組同學欲檢驗晶體A中含有三價鐵，取少量晶體放入試管中，用蒸餾水充分溶解，向試管中滴入幾滴0.1 mol·L－1KSCN溶液。請判斷上述實驗方案是否可行并說明理由：____。

②某研究小組通過如下實驗步驟測定晶體A的化學式：

步驟1：準確稱取A樣品4.910 0 g，干燥脫水至恒重，殘留物質量為4.370 0 g；

步驟2：準確稱取A樣品4.910 0 g置于錐形瓶中，加入足量的3.000 mol·L－1 H2SO4溶液和適量蒸餾水，用0.500 0 mol·L－1 KMnO4溶液滴定，當MnO4－恰好完全被還原為Mn2＋時，消耗KMnO4溶液的體積為24.00 mL；(C2O42－＋MnO4－＋H+→CO2↑＋Mn2＋＋H2O)

步驟3：將步驟1所得固體溶于水，加入鐵粉0.280 0 g，恰好完全反應。

通過計算確定晶體A的化學式（寫出計算過程）。_____________

Answer 1

【答案】2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=(2a+b+2c+2d)kJ·mol—1 不可行，因為[Fe(C2O4)3]3－轉化為[Fe(SCN)]2＋反應的平衡常數較小，生成物離子濃度太小，觀察不到明顯現象，所以無法檢驗 K3Fe(C2O4)3·3H2O

【解析】

利用蓋斯定律書寫SO2在活性炭上催化氧化的熱化學方程式；平衡常數小于，一般認為反應不能進行；根據質量守恒計算晶體A的化學式。

（1）已知：

Ⅰ．二氧化硫的吸附：SO2(g)SO2* ΔH1=a kJ·mol－1

Ⅱ．氧氣的吸附：O2(g)2O* ΔH2=b kJ·mol－1

Ⅲ．三氧化硫的氧化：SO2*+O*=SO3* ΔH3=c kJ·mol－1

Ⅳ．三氧化硫的脫附：SO3*SO3(g) ΔH4=d kJ·mol－1

根據蓋斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ＋Ⅲ×2＋Ⅳ×2得2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=(2a+b+2c+2d)kJ·mol—1；

（2）①[Fe(C2O4)3]3－(aq)＋SCN－(aq)[Fe(SCN)]2＋(aq)＋3C2O42-(aq)，K＝10－16，由于反應的平衡常數較小，生成物離子濃度太小，觀察不到明顯現象，所以無法檢驗；

② 4.910 0 g A樣品，干燥脫水至恒重，殘留物質量為4.370 0 g，說明結晶水的質量是4.910 0 g－4.370 0 g=0.540 0 g；結晶水的物質的量是；將步驟1所得固體溶于水，加入鐵粉0.280 0 g，恰好反應，可知4.910 0 g晶體A中含有+3價的鐵，且晶體中鐵元素的物質的量是；根據步驟2：5C2O42－＋2MnO4－＋16H+＝10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，反應消耗0.500 0 mol·L－1 KMnO4溶液24.00 mL，則4.910 0 g A樣品中C2O42－的物質的量是 ；根據質量守恒，晶體中鉀離子的物質的量是，所以晶體A的化學式為K3Fe(C2O4)3·3H2O。