Question

【题目】硫、铁的化合物有广泛的应用。

（1）过二硫酸铵(NH4)2S2O8可以看成双氧水的衍生物，H2O2分子中的两个H原子被—SO3H基取代后即为过二硫酸。

①(NH4)2S2O8中硫元素的化合价为_________；

②用过二硫酸铵溶液检测废水中的Mn2+，配平下面的离子反应：_____S2O82－+____Mn2++_____=____MnO4－+____SO42－+____。

（2）大苏打的成分是Na2S2O3·5H2O，常用于防毒面具中吸收氯气。若1 mol Na2S2O3完全反应，失去8mol电子。写出其水溶液吸收氯气的离子方程式______________。

（3）磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图所示流程探究其组成：

①已知化合物A能与盐酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标准状况下密度为1.518g/L)，写出该反应的化学方程式：_______________________。

②已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝8×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数为_________(列式并计算)。向0.001 mol/L FeCl3溶液中通入氨气(体积变化忽略不计)，开始沉淀时溶液的pH为________。(lg 5＝0.7)

（4）①FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料,该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2Fe+2Li2S,正极反应式是____。

②FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热会发生反应,可制得铁系氧化物材料。已知25 ℃、101 kPa时: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在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是_______。

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过二硫酸铵(NH4)2S2O8可以看成双氧水的衍生物，H2O2分子中的两个H原子被—SO3H基取代后即为过二硫酸，在—SO3H基中S元素的化合价为+6价，因此(NH4)2S2O8中硫元素的化合价为+6价，故答案为：+6；

②在酸性介质中，往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8(连二硫酸铵)溶液会发生氧化还原反应，根据化合价升降守恒，配平得：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，故答案为：5；2；8H2O；2；10；16H+；

(2)大苏打的成分是Na2S2O3·5H2O，其中S元素的化合价为+2价，具有比较强的还原性，若1 mol Na2S2O3完全反应，失去8mol电子，说明生成硫酸根离子，因此Na2S2O3水溶液吸收氯气的离子方程式为S2O32-+4Cl2+ 5H2O=2SO42- +8C1-+ 10 H+，故答案为：S2O32-+4Cl2+ 5H2O=2SO42- +8C1-+ 10 H+；

(3) C加入KSCN，D为血红色溶液，可知C为FeCl3，D为Fe(SCN)3等，可知B为Fe2O3，且n(Fe2O3)= =0.015mol，n(Fe)=0.03mol，m(Fe)=0.03mol×56g/mol=1.68g，A燃烧生成的无色气体E溶液水得到酸性溶液，加入碘的KI溶液，得到无色溶液，说明碘可氧化E的水溶液，E应为SO2，F为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为Fe3S4。

①化合物A能与盐酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518gL-1)，淡黄色不溶物为S，气体的相对分子质量为1.518×22.4L=34，为H2S气体，反应的化学方程式为Fe3S4+6HCl=3H2S↑+3FeCl2 +S，故答案为：Fe3S4+6HCl=3H2S↑+3FeCl2 +S；

②Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O，25℃时Ksp[Fe(OH)3]=8×10-39，Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-)，Kw=c(H+)×c(OH-)，则K=====8×103；向0.001mob/LFeCl3溶液中通入氨气(体积变化忽略不计)，开始沉淀时溶液中c(OH-)==2×10-12mol/L，故c(H+)==5×10-3mol/L，故pH=-lgc(H+)=-lg5×10-3=2.3，故答案为：K=====8×103；2.3。

(4)①电池放电时的总反应为：4Li+FeS2═Fe+2Li2S，正极发生还原反应，FeS2获得电子生成Fe、S2-，正极电极反应式为：FeS2+4e-=Fe+2S2-，故答案为：FeS2+4e-=Fe+2S2-；

②发生反应：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，根据盖斯定律，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，故反应热化学方程式为：4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-256kJ/mol，故答案为：4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-260kJ/mol。