题目内容
（2012?长春三模）硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS2）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制备绿矾．
（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O2
2SO3，在一密闭容器中一定时间内达到平衡．
①该反应的平衡常数表达式为：
②该反应达到平衡状态的标志是
A．v（SO2）=v（SO3） B．混合物的平均相对分子质量不变
C．混合气体质量不变 D．各组分的体积分数不变
（2）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①B电极的电极反应式为
②溶液中H+的移动方向由
电池总反应式为
（3）利用烧渣制绿矾的过程如下：
测定绿矾产品中含量的实验步骤：
a．称取5.7g产品，溶解，配成250mL溶液
b．量取25mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积40mL
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）．
+
②用硫酸酸化的KMnO4滴定终点的标志是
③计算上述产品中FeSO4?7H2O的质量分数为
（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O2
| 催化剂 |
| △ |
①该反应的平衡常数表达式为：
K=
| c2(SO3) |
| c(O2)?c2(SO2) |
K=
．| c2(SO3) |
| c(O2)?c2(SO2) |
②该反应达到平衡状态的标志是
BD
BD
．A．v（SO2）=v（SO3） B．混合物的平均相对分子质量不变
C．混合气体质量不变 D．各组分的体积分数不变
（2）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①B电极的电极反应式为
SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
；②溶液中H+的移动方向由
B
B
极到A
A
极；电池总反应式为
2SO2+O2+2H2O═2H2SO4
2SO2+O2+2H2O═2H2SO4
．（3）利用烧渣制绿矾的过程如下：
测定绿矾产品中含量的实验步骤：
a．称取5.7g产品，溶解，配成250mL溶液
b．量取25mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积40mL
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）．
5
5
Fe2++1
1
Mn| O | - 4 |
8
8
H+
H+
--5
5
Fe3++1
1
Mn2++4
4
H2O
H2O
②用硫酸酸化的KMnO4滴定终点的标志是
滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色
滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色
．③计算上述产品中FeSO4?7H2O的质量分数为
0.975或97.5%
0.975或97.5%
．分析：（1）①根据平衡常数的表达式公式写出该反应的平衡常数表达式；
②根据达到平衡状态，正逆反应速率相等，各组分的浓度不变进行判断；
（2）①根据原电池工作原理分析负极、正极发生的反应；
②根据电流方向判断氢离子的移动方向；反应原理为二氧化硫、氧气和水反应生成硫酸；
（3）①根据在酸性条件下反应，反应物一定有氢离子，然后根据电子守恒和质量守恒配平方程式；
②根据反应结束时滴入高锰酸钾溶液溶液后颜色变化判断滴定终点；
③根据反应方程式及高锰酸钾的物质的量计算出产品中FeSO4?7H2O的质量分数．
②根据达到平衡状态，正逆反应速率相等，各组分的浓度不变进行判断；
（2）①根据原电池工作原理分析负极、正极发生的反应；
②根据电流方向判断氢离子的移动方向；反应原理为二氧化硫、氧气和水反应生成硫酸；
（3）①根据在酸性条件下反应，反应物一定有氢离子，然后根据电子守恒和质量守恒配平方程式；
②根据反应结束时滴入高锰酸钾溶液溶液后颜色变化判断滴定终点；
③根据反应方程式及高锰酸钾的物质的量计算出产品中FeSO4?7H2O的质量分数．
解答：解：（1）①根据反应方程式2SO2+O2?2SO3，平衡常数K=
，
故答案为：K=
；
②A．v（SO2）=v（SO3），没有告诉正逆反应，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B．反应方程式两边都是气体，气体的化学计量数之和不相等，气体的平均相对分子量是个变化的量，混合物的平均相对分子质量不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．反应方程式两边都是气体，气体的质量始终不变，所以混合气体质量不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；
D、各组分的体积分数不变，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故D正确；
故选：BD；
（2）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，电池总反应式为：2SO2+O2+2H2O═2H2SO4，
故答案为：B；A；2SO2+O2+2H2O═2H2SO4；
（3）①用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液，所以反应物中一定有氢离子，高锰酸根离子化合价由+7变为+2，降低了5价，亚铁离子与+2变为+3，升高了1价，所以高锰酸根离子系数为1、亚铁离子系数为5，根据电荷守恒、质量守恒配平氢离子、水，配平后的方程式为：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++1Mn2++4H2O，
故答案为：5；1；8；H+；5；1；4；H2O；
②当亚铁离子与高锰酸钾离子完全反应后，再滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液会呈淡紫色，据此判断滴定终点，
故答案为：滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色；
③25mL待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.01mol/L×0.04L=0.0004mol，
5.7g产品配成250mL溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.0004mol×
=0.004mol，
根据反应：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，硫酸亚铁的物质的量为：0.004mol×5=0.02mol，
所以样品中含有的FeSO4?7H2O的质量为：278g/mol×0.02mol=5.56g，
FeSO4?7H2O的质量分数为：
×100%≈97.5%，
故答案为：0.975或97.5%．
| c2(SO3) |
| c(O2)?c2(SO2) |
故答案为：K=
| c2(SO3) |
| c(O2)?c2(SO2) |
②A．v（SO2）=v（SO3），没有告诉正逆反应，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B．反应方程式两边都是气体，气体的化学计量数之和不相等，气体的平均相对分子量是个变化的量，混合物的平均相对分子质量不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．反应方程式两边都是气体，气体的质量始终不变，所以混合气体质量不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；
D、各组分的体积分数不变，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故D正确；
故选：BD；
（2）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，电池总反应式为：2SO2+O2+2H2O═2H2SO4，
故答案为：B；A；2SO2+O2+2H2O═2H2SO4；
（3）①用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液，所以反应物中一定有氢离子，高锰酸根离子化合价由+7变为+2，降低了5价，亚铁离子与+2变为+3，升高了1价，所以高锰酸根离子系数为1、亚铁离子系数为5，根据电荷守恒、质量守恒配平氢离子、水，配平后的方程式为：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++1Mn2++4H2O，
故答案为：5；1；8；H+；5；1；4；H2O；
②当亚铁离子与高锰酸钾离子完全反应后，再滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液会呈淡紫色，据此判断滴定终点，
故答案为：滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色；
③25mL待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.01mol/L×0.04L=0.0004mol，
5.7g产品配成250mL溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.0004mol×
| 250 |
| 25 |
根据反应：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，硫酸亚铁的物质的量为：0.004mol×5=0.02mol，
所以样品中含有的FeSO4?7H2O的质量为：278g/mol×0.02mol=5.56g，
FeSO4?7H2O的质量分数为：
| 5.56g |
| 5.7g |
故答案为：0.975或97.5%．
点评：本题所以黄铜矿为载体考查化学平衡常数及平衡状态的判断、燃料电池、氧化还原反应及滴定的相关知识，涉及的题量较大，难度稍大．
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