Question

硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS₂)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。
（一）SO₂和O₂反应制取的反应原理为：2SO₂＋O₂2SO₃，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

（二）某科研单位利用原电池原理，用SO₂和O₂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。

（3）B电极的电极反应式为______；溶液中H^＋的移动方向由______极到______极；电池总反应式为______。
（三）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5.7 g产品，溶解，配成250 mL。溶液。
b．量取25 ml。待测液于锥形瓶中。
c．用硫酸酸化的0. 01 mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积40 mL。根据上述步骤同答下列问题。
（4）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）用硫酸酸化的KMnO₄滴定终点的标志是
（6）计算上述产品中的FeSO₄.7H₂O质量分数为______。

Answer 1

（1）  （2） B D   （3）SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺   B  A
2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄(或2SO₂+O₂+2H₂O=4H⁺+2SO₄^2-)（4）5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（5）滴定最后一滴酸性KMnO₄时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色。（6）0.975或97.5%

解析试题分析：（1）反应2SO₂＋O₂2SO₃的平衡常数表达式为（2）A没有指明是正反应速率还是逆反应速率，没有意义。错误。B.由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以当反应达到平衡时各种气体的物质的量不变，则混合物的平均相对分子质量不变。正确。C．任何反应无论进行到什么程度，混合气体质量总是不变，=。因此不能作为反应达到平衡状态的标志。错误。D．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以当反应达到平衡时各种气体的物质的量不变，各种气体的体积也不变，总体积不变，所以各组分的体积分数不变。正确。所以该反应达到平衡状态的标志是B D。（3）因为在B电极区产生H₂SO₄，说明SO₂在B电极上失去电子，因此B电极为阳极，电极反应式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中H^＋的移动方向由B电极到A电极。电池总反应式为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄。（4）滴定时发生反应的离子方程式为5 Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。（5）由于KMnO₄为紫色，所以不用外加指示剂，利用其本身的颜色变化来判断反应终点。因此用硫酸酸化的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。n(KMnO₄)= 0. 01 mol/L×0.04L×(250÷25)=4×10^-3mol.则n(Fe²⁺)=5 n(KMnO₄)= 5×4×10^-3mol=0.02mol.所以上述产品中的FeSO₄.7H₂O质量分数为(0.02mol×278g/mol) ÷5.7 g×100%=97.5%.
考点：考查煅烧黄铁矿制取硫酸、用硫酸厂烧渣制备绿矾的反应原理及相应的化学计算的知识。