Question

某硫酸廠進行硫鐵礦（主要成分是FeS₂）含量的測定．取樣品0.1000g在空氣中充分灼燒，將生成的SO₂氣體與足量的Fe₂（SO₄）₃溶液反應，反應后的溶液用濃度為0.02000mol?L^-1
的KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液30.00mL．已知：
SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO^2-₄+2Fe²⁺+4H⁺；5Fe²⁺+MnO^-₄+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（1）滴定前

不需要

（填“需要”或“不需要”）滴加指示劑．滴定至終點的判斷方法是

溶液變成紫紅色且半分鐘內不褪色

．
（2）樣品中FeS₂的質量分數是

90%

（假定雜質不參加反應）．
（3）若灼燒6g純凈FeS₂產生的SO₂全部被氧化為SO₃氣體，再將產生的SO₃氣體全部與水化合生成硫酸溶液時，放出13.03kJ熱量，寫出SO₃氣體轉化為H₂SO₄溶液的熱化學方程式：

SO_3（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（aq）△H=-130.3KJ/mol

．
（4）二氧化硫和氮的氧化物是大氣的主要污染物，防止和治理環境污染是當前環保工作的重要研究內容之一．
①用CH₄催化還原NO_x為N₂可以消除氮氧化物的污染．試寫出總反應的化學方程式：

xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O

．
②新型納米材料氧缺位鐵酸鋅（ZnFe₂O_x），常溫下它能使工業廢氣中的氮的氧化物、SO₂分解，減小工業廢氣對環境的影響，它可由鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）經高溫還原制得．轉化流程如下圖所示：

若2mol ZnFe₂O_x與SO₂反應可生成0.75mol S，則x=

3.25

．

Answer 1

分析：（1）高錳酸鉀為紫紅色，過程中不需要加指示劑；
（2）根據二氧化硫和硫酸鐵反應，根據二價鐵和高錳酸鉀反應的方程式進行解答；
（3）三氧化硫和水反應生成硫酸，根據熱化學方程式的意義，方程式中物質前的系數表示物質的量，據此解答；
（4）①根據反應物和生成物結合氧化還原反應原理解答；②根據得失電子守恒和化學式中元素化合價代數和為零解答．

解答：解：（1）高錳酸鉀溶液為紫紅色，當達到滴定終點時，再滴入高錳酸鉀溶液時，溶液變成紫紅色且半分鐘內不褪色，
故答案為：不需要；溶液變成紫紅色且半分鐘內不褪色；
（2）KMnO₄溶液中KMnO₄的物質的量為n=C×V=0.02000mol?L^-1×0.03L=6×10^-4 mol，根據硫元素守恒：
 5Fe²⁺+MnO^-₄ +8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；   SO₂ +2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；           FeS₂ ～2SO₂
  5             1                       1                    2                     1       2
  3×10^-3mol   6×10^-4 mol              1.5×10^-3mol       3×10^-3mol          7.5×10^-4mol   1.5×10^-3mol   
   樣品中FeS₂的質量分數

0.00075mol×120g/mol

0.1g

×100%=90%，
故答案為：90%；
（3）6g純凈FeS₂的物質的量為n=

m

M

=

6g

120g/mol

=0.05mol，含有硫的物質的量為：0.1mol，全部被氧化為SO₃氣體，再將產生的SO₃氣體全部與水化合生成硫酸溶液時，放出13.03kJ熱量，則1molSO₃氣體全部與水化合生成硫酸溶液時，放出130.3kJ熱量，所以熱化學方程式為：SO_3（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（aq）△H=-130.3KJ/mol；
故答案為：SO_3（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（aq）△H=-130.3KJ/mol；
（4）①用CH₄催化還原NO_x為N₂可以消除氮氧化物的污染，反應物為CH₄和NO_x，生成物為N₂，根據化學反應質量守恒，產物須有水和二氧化碳，然后配平得xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O，
故答案為：xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O；
②新型納米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄經高溫還原制得，若2mol ZnFe₂O_X與SO₂反應可生成0.75molS，則ZnFe₂O_X被還原為ZnFe₂O₄，令中鐵元素的化合價為a，根據電子轉移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合價代數和為零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25
故答案為：3.25．

點評：本題比較綜合，考查了氧化還原、熱化學方程式的書寫等知識，解答時須熟練掌握氧化還原反應的原理，題目較難．