Question

【題目】根據當地資源等情況，硫酸工業常用黃鐵礦(主要成分為FeS2)作為原料。完成下列填空：

(1)將0.050mol SO2(g) 和0.030mol O2(g) 充入一個2L的密閉容器中，在一定條件下發生反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q。經2分鐘反應達到平衡，測得n(SO3)=0.040mol，則O2的平均反應速率為______

(2)在容積不變時，下列措施中有利于提高SO2平衡轉化率的有______(選填編號)

a.移出氧氣 b.降低溫度

c.減小壓強 d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)

(3)在起始溫度T1(673K)時SO2的轉化率隨反應時間(t)的變化如圖，請在圖中畫出其他條件不變情況下，起始溫度為T2(723K)時SO2的轉化率隨反應時間變化的示意圖___

(4)黃鐵礦在一定條件下煅燒的產物為SO2和Fe3O4

①將黃鐵礦的煅燒產物Fe3O4溶于H2SO4后，加入鐵粉，可制備FeSO4。酸溶過程中需維持溶液有足夠的酸性，其原因是______

②FeS2能將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，本身被氧化為SO42﹣。寫出有關的離子方程式______。有2mol氧化產物生成時轉移的電子數為______

Answer 1

【答案】0.005mol/(Lmin) bd 抑制Fe3+與Fe2+的水解，并防止Fe2+被氧化成Fe3+ FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+ 14NA

【解析】

(1)根據v＝求出氧氣的速率，然后根據速率之比等于對應物質的化學計量數之比計算；

(2)反應放熱，為提高SO2平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，可降低溫度，體積不變，不能從壓強的角度考慮，催化劑不影響平衡移動，移出氧氣，平衡向逆反應方向移動，不利于提高SO2平衡轉化率，由此分析解答；

(3)反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向進行，二氧化硫的轉化率減小，但達到平衡所需要的時間縮短，據此畫出曲線；

(4)①Fe3＋與Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋；

②根據氧化還原反應中的反應物和生成物幾何電子守恒來配平化學方程式，結合方程計算轉移電子數。

(1)v(SO3)＝＝＝0.01mol/(Lmin)，所以v(O2)＝v(SO3)＝0.005mol/(Lmin)，故答案為：0.005mol/(Lmin)；

(2)a．移出氧氣，平衡逆向移動，二氧化硫的轉化率減少，故不選；

b．降低溫度，平衡正向移動，二氧化硫的轉化率增大，故選；

c．減小壓強，平衡逆向移動，二氧化硫的轉化率減少，故不選；

d．再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)，相當于增大壓強，平衡正向移動，二氧化硫的轉化率增大，故選；

故答案為：bd；

(3)反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H＜0，SO2的轉化率在起始溫度T1＝673K下隨反應時間(t)的變化如圖，其他條件不變，僅改變起始溫度為T2＝723K，溫度升高，平衡逆向進行，二氧化硫的轉化率減小，但反應速率增大，達到平衡需要的時間短，在圖中畫出溫度T2下SO2的轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖如圖所示；故答案為：；

(4)①Fe2O3(或Fe3O4等)溶于H2SO4后，生成的Fe3＋與Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋，所以要加入Fe粉和酸，抑制Fe3＋與Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，故答案為：抑制Fe3＋與Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；

②2價的硫離子具有還原性，FeS2可以將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋，而本身被氧化為硫酸根離子，有關的離子方程式為：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+，氧化產物是硫酸根離子，有2mol硫酸根生成時轉移的電子數為14NA，故答案為：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+；14NA。