Question

【题目】（一）2011年，内蒙古、新疆、浙江等地都要陆续召开各具特色的农博会，到时“生态农业”将成为农会人员关注的热门话题。生态农业涉及农家肥料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有红热CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为：CH4＋4CuOCO2＋2H2O＋4Cu。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻4.8 g。将反应后产生的气体通入过量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5 g。

（1）原混合气体中甲烷的物质的量是________。

（2）原混合气体中氮气的体积分数为________。

（二）FeS与一定浓度的HNO3反应，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，当NO2、N2O4、、NO的物质的量之比为1﹕1﹕1时，实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为___________________

（三）某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。

已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol电子生成X，请将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目。_________________

＋

（四） 在一定条件下，分别以高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢(H2O2)、过氧化钠为原料制取氧气，当制得同温、同压下相同体积的O2时，四个反应中转移的电子数之比为_____________

Answer 1

【答案】0.075 mol 5.56% 1:7 2:2:1:1

【解析】

（一）（1）用差量法计算原混合气体中n（CH4）。

（2）由与过量石灰水反应生成沉淀的质量计算与澄清石灰水反应的CO2物质的量，结合C守恒计算原混合气体中n（CO2），根据原混合气体标准状况下的体积计算N2的体积分数。

（二）设FeS物质的量为1mol，根据得失电子守恒计算NO2、N2O4、NO物质的量，根据原子守恒计算参与反应的HNO3物质的量。

（三）0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol电子生成X，1molKBrO3在反应中得到5mol电子生成X，KBrO3中Br的化合价为+5价，则X为Br2；根据各元素的化合价，该反应中的氧化反应为AsH3→H3AsO4，根据得失电子守恒配平反应并标出转移电子的方向和数目。

（四）根据四种物质中O元素的化合价分析转移电子数。

（一）（1）用差量法，CH4＋4CuOCO2＋2H2O＋4Cu~Δm（减重）

1mol 4×80g 4×64g 4×80g-4×64g=64g

n（CH4） 4.8g

=，解得n（CH4）=0.075mol，原混合气体中CH4物质的量为0.075mol。

（2）与过量澄清石灰水反应的CO2物质的量n（CO2）=n（CaCO3）==0.085mol，由CH4与CuO加热生成的CO2物质的量为0.075mol，原混合气体中CO2物质的量为0.085mol-0.075mol=0.01mol；原混合气体总物质的量为2.016L÷22.4L/mol=0.09mol，原混合气体中N2物质的量为0.09mol-0.075mol-0.01mol=0.005mol，N2物质的量分数为×100%=5.56%，原混合气体中N2的体积分数为5.56%。

（二）设FeS物质的量为1mol，反应中Fe元素的化合价由+2价升至+3价，S元素的化合价由-2价升至+6价，1molFeS反应失去9mol电子，NO2、N2O4、NO为HNO3的还原产物，根据得失电子守恒，n（NO2）×[（+5）-（+4）]+n（N2O4）×2×[（+5）-（+4）]+n（NO）×[（+5）-（+2）]=9mol，n（NO2）：n（N2O4）：n（NO）=1:1:1，解得n（NO2）=n（N2O4）=n（NO）=1.5mol；根据S守恒，Fe2（SO4）3物质的量为mol，根据Fe守恒，Fe（NO3）3物质的量为1mol-mol×2=mol，根据N守恒，参与反应的HNO3物质的量为mol×3+1.5mol+1.5mol×2+1.5mol=7mol，实际参加反应的FeS与HNO3物质的量之比为1mol：7mol=1:7。

（三）0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol电子生成X，1molKBrO3在反应中得到5mol电子生成X，KBrO3中Br的化合价为+5价，则X为Br2；根据各元素的化合价，该反应中的氧化反应为AsH3→H3AsO4，As元素的化合价由-3价升至+5价，1molAsH3失去8mol电子生成1molH3AsO4，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式为8KBrO3+AsH3+4H2SO4=4Br2+5H3AsO4+4K2SO4+4H2O，反应中转移40e-，答案为：。

（四）KMnO4、KClO3中O元素的化合价都为-2价，由KMnO4、KClO3制取O2，生成1molO2转移电子4mol；H2O2、Na2O2中O元素的化合价都为-1价，由H2O2、Na2O2制取O2，生成1molO2转移电子2mol；当制得同温、同压下相同体积的O2时，四个反应中转移的电子数之比为4：4：2：2=2:2:1:1。