Question

12．稀土元素是宝贵的战略资源，我国的蕴藏量居世界首位．硫、氮、稀土元素的单质和化合物应用广泛．
（1）将硫铁矿和焦炭按物质的量比3：2混合放在炼硫炉中，通入适量空气，恰好完全反应发生下列燃烧反应：
FeS₂+C+O₂--→Fe₃O₄+CO+S；
①请配平上述化学反应方程式3FeS₂+2 C+3O₂=Fe₃O₄+2CO+6S，生成3mol硫时，转移的电子的物质的量为6mol．
②请写出FeS₂的电子式．
（2）过硫酸钾，化学式为：K₂S₂O₈，过硫酸结构式为：
①过硫酸钾和过硫酸均有强氧化性，不稳定，容易分解，如2H₂S₂O₈=2H₂SO₄+2SO₃+O₂
下列能加快过硫酸分解的固体物质是A B C
A．CuO         B．MnO₂            C．Fe₂O₃         D．Na₂SO₄
②已知硫酸锰（MnSO₄）和过硫酸钾两种盐溶液在催化剂存在下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸．请写出上述反应的化学方程式8H₂O+2MnSO₄+5K₂S₂O₈=2KMnO₄+4K₂SO₄+8H₂SO₄
③若该反应所用的硫酸锰改为氯化锰，当它跟过量的过硫酸钾反应时，除有高锰酸钾、硫酸钾、硫酸生成外，其他的氧化产物还有氯气
（3）铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素．在加热条件下CeCl₃易发生水解，由CeCl₃•6H₂O制备无水CeCl₃应采取的措施是在通入氯化氢气体的条件下加热除去结晶水．

Answer 1

分析 （1）①反应3FeS₂+12C+8O₂=Fe₃O₄+12CO+6S中，Fe元素化合价部分由+2价升高到+3价，S元素化合价由-1价升高到0价，C元素化合价由0价升高到+2价，依据电子守恒和原子守恒配平书写化学方程式和计算电子转移；
②FeS₂为离子化合物，亚铁离子和过硫根离子构成；
（2）①类比CuO、MnO₂、Fe₂O₃对过氧化氢分解的催化作用可做出判断；
②反应后生成H₂SO₄说明有水参加反应，根据化合价变化情况配平后即得化学方程式；
③已知高锰酸钾可氧化盐酸，如生成高锰酸钾，则一定生成氯气；
（3）在加热条件下CeCl₃易发生水解，由CeCl₃•6H₂O制备无水CeCl₃，则应考虑抑制CeCl₃水解．

解答 解：（1）①Fe元素化合价部分由+2价升高到+3价，S元素化合价由-1价升高到0价，C元素化合价由0价升高到+2，3FeS₂～Fe₃O₄～2e^-，2C～2CO～4e^-，
3FeS₂～6S～6e-，O₂～2O～4e^-，电子转移总数为12，氧气分子式前系数为3，原子守恒配平书写得到化学方程式：3FeS₂+2 C+3O₂=Fe₃O₄+2CO+6S，从化学方程式可看出Fe、S、C三种元素的化合价均升高，所以被氧化的物质为FeS₂和C，生成3mol硫时，被氧化的FeS₂为1.5mol，被氧化的C为6mol硫，共7.5mol，电子转移为1.5molO₂得到电子=1.5mol×4=6mol，
故答案为：3FeS₂+2 C+3O₂=Fe₃O₄+2CO+6S，6mol；
②FeS₂为离子化合物，亚铁离子和过硫根离子构成，电子式为：，故答案为：
（2）①已知CuO、MnO₂、Fe₂O₃对过氧化氢分解的催化作用，过氧化氢和都含有过氧键，则过硫酸钾分解时，也可用CuO、MnO₂、Fe₂O₃作催化剂，
故答案为：ABC；
②硫酸锰（MnSO₄）和过硫酸钾两种盐溶液在催化剂存在下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸，由质量守恒可知一定有水参加反应，反应的方程式为8H₂O+2MnSO₄+5K₂S₂O₈=2KMnO₄+4K₂SO₄+8H₂SO₄，
故答案为：8H₂O+2MnSO₄+5K₂S₂O₈=2KMnO₄+4K₂SO₄+8H₂SO₄；
③K₂S₂O₈ 氧化性比KMnO₄强，可把Cl^-氧化为氯气，故生成物还有氯气，故答案为：氯气；
（3）为抑制CeCl₃水解，CeCl₃•6H₂O应在氯化氢气氛中加热除去结晶水制备无水CeCl₃，故答案为：在通入氯化氢气体的条件下加热除去结晶水．

点评 本题主要考查氧化还原反应及其配平、化学方程式的书写、盐的水解，为高频考点，侧重于学生的分析能力考查，注意把握题给信息，答题时注意审题，难度中等．