Question

二硫化亞鐵是Li/FeS2電池的正極活性物質，可用水熱法合成。FeSO4、Na2S2O3、S及H2O在200 ℃連續反應24 h，四種物質以等物質的量反應，再依次用CS2、H2O洗滌、干燥及晶化后得到。

(1)合成FeS2的離子方程式為_____________________________________。

(2)用水洗滌時，如何證明SO42—已除盡？________________________________________。

(3)已知1.20 g FeS2在O2中完全燃燒生成Fe2O3和SO2氣體放出8.52 kJ熱量，FeS2燃燒反應的熱化學方程式為__________________________。

(4)取上述制得的正極材料1.120 0 g(假定只含FeS一種雜質)，在足量的氧氣流中充分加熱，最后得0.800 0 g紅棕色固體，試計算該正極材料中FeS2的質量分數(寫出計算過程)。

 

Answer 1

　(1)Fe2＋＋S2O32—＋S＋H2OFeS2＋2H＋＋SO42—

(2)取少許最后一次洗滌濾液，先用足量鹽酸酸化，再向上述清液中滴加BaCl2溶液，若不出現白色渾濁，表示已洗滌干凈

(3)4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g) ΔH＝－3 408 kJ·mol－1

[或FeS2(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)＋2SO2(g)] ΔH＝－852 kJ·mol－1

(4)解：120n(FeS2)＋88n(FeS)＝1.120 0

n(FeS2)＋n(FeS)＝

n(FeS2)＝0.007 5 mol

w(FeS2)＝≈0.803 6

【解析】　(1)由題中信息可寫出四種反應物，再由原子守恒和電荷守恒寫出產物，Na2S2O3中一個S顯＋6價，一個S顯－2價，其中－2的S與單質S發生歸中反應，根據得失電子守恒配出反應。(2)檢驗SO42—，需要先用鹽酸除去干擾離子，以防生成除BaSO4以外的鋇鹽沉淀。(3)0.01 mol FeS2完全燃燒放出8.52 kJ的熱量。寫熱化學方程式要標注物質的狀態，同時ΔH應與化學計量系數成比例。(4)由質量關系，列出120n(FeS2)＋88n(FeS)＝1.120 0，由鐵原子守恒列出n(FeS2)＋n(FeS)＝mol，聯合解得FeS2的物質的量，進而求出其含量。