硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS 2 )制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe 2 O 3 及少量FeS、SiO 2 制备

Question

硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS 2 )制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe 2 O 3 及少量FeS、SiO 2 制备绿矾。（一）SO 2 和O 2 反应制取的反应原理为：2SO 2 ＋O 2 2SO 3 ，在一密闭容器中一定时间内达到平衡。（1）该反应的平衡常数表达式为______。（2）该反应达到平衡状态的标志是______。 A．v(SO 2 )=v(SO 3 ) B．混合物的平均相对分子质量不变 C．混合气体质量不变 D．各组分的体积分数不变 （二）某科研单位利用原电池原理，用SO 2 和O 2 制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。 （3）B电极的电极反应式为______；溶液中H ＋ 的移动方向由______极到______极；电池总反应式为______。（三）利用烧渣制绿矾的过程如下 测定绿矾产品中含量的实验步骤：a．称取5.7 g产品，溶解，配成250 mL。溶液。b．量取25 ml。待测液于锥形瓶中。c．用硫酸酸化的0. 01 mol/LKMnO 4 溶液滴定至终点，消耗KMnO 4 溶液体积40 mL。根据上述步骤同答下列问题。（4）滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）。 （5）用硫酸酸化的KMnO 4 滴定终点的标志是（6）计算上述产品中的FeSO 4 .7H 2 O质量分数为______。

Answer 1

（1）   （2） B D   （3）SO 2 +2H 2 O-2e - =SO 4 2- +4H +    B  A 2SO 2 +O 2 +2H 2 O=2H 2 SO 4 (或2SO 2 +O 2 +2H 2 O=4H + +2SO 4 2- )（4）5 Fe 2+ +MnO 4 - +8H + =5Fe 3+ +Mn 2+ +4H 2 O （5）滴定最后一滴酸性KMnO 4 时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色。（6）0.975或97.5%

试题分析：（1）反应2SO 2 ＋O 2 2SO 3 的平衡常数表达式为 （2）A没有指明是正反应速率还是逆反应速率，没有意义。错误。B.由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以当反应达到平衡时各种气体的物质的量不变，则混合物的平均相对分子质量不变。正确。C．任何反应无论进行到什么程度，混合气体质量总是不变，=。因此不能作为反应达到平衡状态的标志。错误。D．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以当反应达到平衡时各种气体的物质的量不变，各种气体的体积也不变，总体积不变，所以各组分的体积分数不变。正确。所以该反应达到平衡状态的标志是B D。（3）因为在B电极区产生H 2 SO 4 ，说明SO 2 在B电极上失去电子，因此B电极为阳极，电极反应式为SO 2 +2H 2 O-2e - =SO 4 2- +4H + 根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中H ＋ 的移动方向由B电极到A电极。电池总反应式为2SO 2 +O 2 +2H 2 O=2H 2 SO 4 。（4）滴定时发生反应的离子方程式为5 Fe 2+ +MnO 4 - +8H + =5Fe 3+ +Mn 2+ +4H 2 O。（5）由于KMnO 4 为紫色，所以不用外加指示剂，利用其本身的颜色变化来判断反应终点。因此用硫酸酸化的KMnO 4 滴定终点的标志是滴定最后一滴酸性KMnO 4 时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色。n(KMnO 4 )= 0. 01 mol/L×0.04L×(250÷25)=4×10 -3 mol.则n(Fe 2+ )=5 n(KMnO 4 )= 5×4×10 -3 mol=0.02mol.所以上述产品中的FeSO 4 .7H 2 O质量分数为(0.02mol×278g/mol) ÷5.7 g×100%=97.5%.