Question

【题目】硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS2)来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2)制备绿矾。

（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O22SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/(L·s)

① 则这段时间为_______s。

② 该反应达到平衡状态的标志是_______。

A．容器内硫元素物质的量分数不变 B．混合物的平均相对分子质量不变

C．n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:1:2 D．各组分的体积分数不变

（2）利用烧渣制绿矾的过程如下：

操作I的名称____________，溶液A的溶质___________，固体B是__________。

（3）某科研机构用NaOH溶液吸收废气中的SO2，将所得的Na2SO4溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示，(电极材料为石墨)

① 图中b极要连接电源的___________极(填“正”或“负” )

②SO32-放电的电极反应式为__________。

③ 若用甲烷-空气燃料电池作电源，处理标准状况下40m3的废气(其中SO2的体积分数为0.2 ) ,理论上需要消耗标准状况下甲烷___________m3。

Answer 1

【答案】（1）①5；②BD；

（2）过滤；硫酸；Fe；

（3）①正；②SO32- - 2e-+H2O=SO42-+2H+；③2。

【解析】

试题分析：（1）在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/(L·s)，则用SO3表示的反应速率为2×0.04mol/(L·s)= 0.08mol/(L·s)，反应时间t===5s，故答案为：5；

② A．根据质量守恒，容器内硫元素物质的量分数始终不变，不能判断反应是否达到平衡状态，错误；B．混合物的平均相对分子质量=，平均相对分子质量不变，表示气体的物质的量不变，能判断反应达到平衡状态，正确；C．n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:1:2，不能说明物质的浓度是否变化，不能判断反应是否达到平衡状态，错误；D．各组分的体积分数不变，说明各组分的物质的量浓度不变，能判断反应达到平衡状态，正确；故选BD；

（2）根据流程图和实验目的，烧渣与硫酸、氧气反应，过滤分离得到滤液X和不溶物(S、二氧化硅等)；滤液X中主要含有Fe2(SO4)3、H2SO4等，加入铁粉生成硫酸亚铁溶液，还可除去未反应的硫酸，过滤除去未反应的Fe，滤液为硫酸亚铁溶液，再通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾，故操作I为过滤，溶液A为硫酸，固体B为铁，故答案为：过滤；硫酸；Fe；

（3）①在图中由于Na+向a极区域移动，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，a要连接电源的负极，b要连接电源的正极，在阳极上SO32-变为S042-，C口流出的物质是硫酸，故答案为：正；

②在阳极上SO32-变为SO42-，SO32-放电的电极反应式为：SO32- - 2e-+H2O=SO42-+2H+，故答案为：SO32- - 2e-+H2O=SO42-+2H+；

③40m3的废气中含有SO2的体积为40m3×0.2=8 m3，反应中S元素的化合价由+4价变成+6价，甲烷中C元素的化合价有-4价变成+4价，根据得失电子守恒，有CH4～4 SO2，因此需要甲烷的体积为×8 m3=2m3，故答案为：2。