Question

【題目】磁性材料A是一種二元化合物，某研究小組按如圖流程探究其組成，已知E是一種能夠漂白品紅的氣體，亦能使酸性KMnO4溶液褪色。請回答：

(1)某同學取少量溶液C于一支試管，加入______(填化學式)試劑無現象，可證明固體B無雜質。

(2)A的化學式為：______。

(3)溶液C可溶解銅片，若反應過程中C中某離子濃度變化如圖中①所示，請寫出用銅離子表達的0～t1階段的化學反應速率：v(Cu2+)=______；相對①，②可能改變的實驗條件是______。

(4)已知的KI溶液中存在平衡I2+I-I3-，該平衡常數K的表達式為：______，在的CCl4溶液中加入KI溶液，振蕩、靜置后可以觀察到的現象是：______。

(5)F是一種二元酸H2M(M代表酸根)的溶液。T℃時，向某濃度的H2M溶液中逐滴加入一定濃度的NaOH溶液，所得溶液中三種微粒H2M、HM-、M2-的物質的量分數()與pH的關系如圖所示：

①若H2M的電離常數分別為K1與K2，則______。

②按投料比n(Na2M)：n(NaHM)=2：1配成溶液，下列有關該溶液的敘述正確的是______(填序號)。

A.該溶液的pH為=7.0

B.3c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HM-)+2c(M2-)

C.3c(Na+)=5[c(HM-)+c(M2-)+c(H2M)]

D.3c(OH-)+ c(M2-)=3c(H+)+2c(HM-)+5c(H2M)

(6)若F與I2的KI溶液恰好完全反應，寫出反應的化學方程式______；在反應后的溶液加入足量AgNO3溶液充分反應，測得混合體系中c(I-)=amol/L，則c(SO42-)=______mol/L(已知25℃時，Ksp(AgI)=8.3×10-17，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5)。

Answer 1

【答案】K3[Fe(CN)6] Fe3S4 mol/(L·min) 加水稀釋 K= 溶液顏色變淺 105.2 CD H2SO3+I2+H2O=2HI+H2SO4 2.0×1027a2

【解析】

(1)(2)二元化合物A充分煅燒產生的紅棕色固體化合物B是Fe2O3，加入鹽酸反應產生的C是FeCl3，加入KSCN溶液，產生紅色物質Fe(SCN)3，說明A中有Fe元素；煅燒產生的無色氣體E是一種能夠漂白品紅的氣體，亦能使酸性KMnO4溶液褪色，說明E是SO2，SO2溶于水反應產生的F是H2SO3，H2SO3與I2水溶液反應產生H2SO4和HI，說明A中含有S元素，根據元素守恒，結合A、B質量可得A的化學式；

(3)Cu和溶液C反應實質為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，根據化學反應速率定義式及微粒間反應轉化關系計算v(Cu2+)；根據相同時間內物質的濃度改變數值大小比較①、②的反應速率；

(4)利用平衡常數表達式書寫該平衡常數K的表達式；利用平衡移動原理判斷平衡移動方向；

(5)①若H2M的電離常數分別為 K1 與 K2，利用c(HM-)=c(H2M)時，計算K1，c(HM-)=c(M2-)，計算K2；

②按投料比n(Na2M)：n(NaHM) =2：1配成溶液，根據物質的電離、水解程度大小及物料守恒、質子守恒、電荷守恒，比較微粒濃度大小關系；

(6)F為H2SO3，若F與I2的KI溶液恰好完全反應，二者發生氧化還原反應生成硫酸、HI。利用溶度積常數，計算有關微粒的濃度。

根據上述分析可A為Fe、S兩種元素的化合物，B為Fe2O3，C為FeCl3；D為Fe(SCN)3，E是SO2，F為 H2SO3，G為H2SO4、HI的混合物。

(1)根據上述分析可知C為FeCl3溶液，向C加入KSCN溶液，產生血紅色溶液，D為Fe(SCN)3，若B中含有雜質，則生成的C中含有Fe2+，Fe2+能與鐵氰化鉀溶液反應產生藍色沉淀，所以加入的檢驗試劑為K3[Fe(CN)6]；

(2)B為Fe2O3，且n(Fe2O3)= 2.400g÷160g/mol=0.015mol，n(Fe)=0.03mol，m(Fe)=0.03mol×56g/mol=1.68g，根據上述分析可知A是Fe、S兩種元素的化合物，A的質量是2.960g，則m(S)=2.960g-1.68g=1.28g，n(S)=1.28g÷32g/mol=0.04mol，則n(Fe)：n(S)= 0.03mol：0.04mol =3：4，所以A化學式為Fe3S4；

(3)Cu和溶液C反應實質為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，根據圖知，濃度減小的應該是Fe3+，化學反應速率v(Cu2+)=v(Fe3+)=×mol/(L·min)=mol/(L·min)；

根據圖示可知：相對①，②減小相同濃度，需要的反應時間更長，說明其反應速率減小，改變的條件可能是加水稀釋；

(4)根據平衡常數的含義，可知反應I2+I-I3-的平衡常數K的表達式為K=，在I2的CCl4溶液中加入KI溶液，振蕩、靜置后，平衡正向移動，可以觀察到溶液顏色變淺；

(5)①若H2M的電離常數分別為K1與K2，當c(HM-)=c(H2M)時，K1==c(H+)=10-1.8；

當c(HM-)=c(M2-)，K2== c(H+)=10-7.0；則=105.2；

②按投料比n(Na2M)：n(NaHM) =2：1配成溶液，

A.Na2M水解程度大于NaHM電離程度，則c(Na2M)<c(NaHM)，根據圖知，該溶液的pH 小于7.0，A錯誤；

B.溶液中存在電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HM-)+2c(M2-)，B錯誤；

C.溶液中存在物料守恒3c(Na+)=5[c(HM-)+c(M2-)+c(H2M)]，C正確；

D.溶液中存在電荷守恒①c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HM-)+2c(M2-)，溶液中存在物料守恒②3c(Na+)=5[c(HM-)+c(M2-)+c(H2M)]，將①帶入②式，整理可得3c(OH-)+c(M2-)=3c(H+)+2c(HM-)+5c(H2M)，D正確；

故合理選項是CD；

(6)F為H2SO3，若F與I2的KI溶液恰好完全反應，二者發生氧化還原反應生成硫酸、HI，反應方程式為H2SO3+I2+H2O=2HI+H2SO4，測得混合體系中 c(I-)=amol/L，則溶液中c(Ag+)=mol/L，則c(SO42-)==2.0×1027a2mol/L。