Question

某硫酸厂进行硫铁矿（主要成分是FeS₂）含量的测定．取样品0.1000g在空气中充分灼烧，将生成的SO₂气体与足量的Fe₂（SO₄）₃溶液反应，反应后的溶液用浓度为0.02000mol?L^-1
的KMnO₄溶液滴定至终点，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”）滴加指示剂．滴定至终点的判断方法是

溶液变成紫红色且半分钟内不褪色

．
（2）样品中FeS₂的质量分数是

90%

（假定杂质不参加反应）．
（3）若灼烧6g纯净FeS₂产生的SO₂全部被氧化为SO₃气体，再将产生的SO₃气体全部与水化合生成硫酸溶液时，放出13.03kJ热量，写出SO₃气体转化为H₂SO₄溶液的热化学方程式：

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

．
（4）二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物，防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一．
①用CH₄催化还原NO_x为N₂可以消除氮氧化物的污染．试写出总反应的化学方程式：

xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O

．
②新型纳米材料氧缺位铁酸锌（ZnFe₂O_x），常温下它能使工业废气中的氮的氧化物、SO₂分解，减小工业废气对环境的影响，它可由铁酸锌（ZnFe₂O₄）经高温还原制得．转化流程如下图所示：

若2mol ZnFe₂O_x与SO₂反应可生成0.75mol S，则x=

3.25

．

Answer 1

分析：（1）高锰酸钾为紫红色，过程中不需要加指示剂；
（2）根据二氧化硫和硫酸铁反应，根据二价铁和高锰酸钾反应的方程式进行解答；
（3）三氧化硫和水反应生成硫酸，根据热化学方程式的意义，方程式中物质前的系数表示物质的量，据此解答；
（4）①根据反应物和生成物结合氧化还原反应原理解答；②根据得失电子守恒和化学式中元素化合价代数和为零解答．

解答：解：（1）高锰酸钾溶液为紫红色，当达到滴定终点时，再滴入高锰酸钾溶液时，溶液变成紫红色且半分钟内不褪色，
故答案为：不需要；溶液变成紫红色且半分钟内不褪色；
（2）KMnO₄溶液中KMnO₄的物质的量为n=C×V=0.02000mol?L^-1×0.03L=6×10^-4 mol，根据硫元素守恒：
 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   
   样品中FeS₂的质量分数

0.00075mol×120g/mol

0.1g

×100%=90%，
故答案为：90%；
（3）6g纯净FeS₂的物质的量为n=

m

M

=

6g

120g/mol

=0.05mol，含有硫的物质的量为：0.1mol，全部被氧化为SO₃气体，再将产生的SO₃气体全部与水化合生成硫酸溶液时，放出13.03kJ热量，则1molSO₃气体全部与水化合生成硫酸溶液时，放出130.3kJ热量，所以热化学方程式为：SO_3（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（aq）△H=-130.3KJ/mol；
故答案为：SO_3（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（aq）△H=-130.3KJ/mol；
（4）①用CH₄催化还原NO_x为N₂可以消除氮氧化物的污染，反应物为CH₄和NO_x，生成物为N₂，根据化学反应质量守恒，产物须有水和二氧化碳，然后配平得xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O，
故答案为：xCH₄+4NO_x═2N₂+xCO₂+2H₂O；
②新型纳米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄经高温还原制得，若2mol ZnFe₂O_X与SO₂反应可生成0.75molS，则ZnFe₂O_X被还原为ZnFe₂O₄，令中铁元素的化合价为a，根据电子转移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合价代数和为零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25
故答案为：3.25．

点评：本题比较综合，考查了氧化还原、热化学方程式的书写等知识，解答时须熟练掌握氧化还原反应的原理，题目较难．