21．(10分)黄铁矿主要成分是FeS₂。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO₂气体与足量Fe₂(SO₄)₃溶液完全反应后，用浓度为0.020 00 mol·L^－1的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00 mL。

已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O===SO+2Fe²⁺+4H⁺

Cr₂O+6Fe²⁺+14H⁺===2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

(1)样品中FeS₂的质量分数是(假设杂质不参加反应)________。

(2)若灼烧6 g FeS₂产生的SO₂全部转化为SO₃气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03 kJ热量，写出SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程式

________________________________________________________________________。

(3)煅烧10 t 上述黄铁矿，理论上产生SO₂的体积(标准状况)为________L，制得98%的硫酸质量为________t，SO₂全部转化为H₂SO₄时放出的热量是________kJ。

[解析]　(1)据元素守恒及物质反应时物质的量关系可得

3FeS₂-6SO₂-12Fe²⁺-2Cr₂O

　3　　　　　2

n(FeS₂) 　　　　　　　0.020 00 mol·L^－1×25.00 mL×10^－3L·mL^－1

＝

m(FeS₂)＝0.09 g, 所以 w(FeS₂)＝×100%＝90.00%

(2)根据元素守恒关系知

n(SO₂)＝n(S)＝×2

＝×2＝0.1 mol

所以1 mol SO₃与水化合生成H₂SO₄放出130.3 kJ热量。

(3)据元素守恒可得

n(SO₂)＝＝1.5×10⁵mol

则V(SO₂)＝1.5×10⁵ mol×22.4 L·mol^－1＝3.36×10⁶L

制得98%的硫酸质量为＝

＝

＝15×10⁶ g＝15 t。

根据盖斯定律并由(2)中信息可知，0.1 mol SO₂全部转化为H₂SO₄放出的热量是13.03 kJ+9.83 kJ＝22.86 kJ，则1.5×10⁵ mol SO₂应放出的热量是10×1.5×10⁵×22.86 kJ ＝3.43×10⁷ kJ。

[答案]　(1)90.00%

(2)SO₃(g)+H₂O(l)===H₂SO₄(l)；ΔH＝－130.3 kJ·mol^－1

(3)3.36×10⁶　15　3.43×10⁷

20．(10分)有X、Y、Z三种元素，已知：①X^2－、Y^－均与Y的气态氢化物分子具有相同的电子数；

②Z与Y可组成化合物ZY₃，ZY₃溶液遇苯酚呈紫色。

请回答：

(1)Y的最高价氧化物对应水化物的化学式是________。

(2)将ZY₃溶液滴入沸水可得到红褐色液体，反应的离子方程式是________________________________________________________________________，

此液体具有的性质是________(填写序号字母)。

a．光束通过该液体时形成光亮的“通路”

b．插入电极通直流电后，有一极附近液体颜色加深

c．向该液体中加入硝酸银溶液，无沉淀产生

d．将该液体加热、蒸干、灼烧后，有氧化物生成

(3)X单质在空气中燃烧生成一种无色有刺激性气味的气体。

①已知一定条件下，每1 mol该气体被O₂氧化放热98.0 kJ。若2 mol该气体与1 mol O₂在此条件下发生反应，达到平衡时放出的热量是176.4 kJ，则该气体的转化率为____________。

②原无色有刺激性气味的气体与含1.5 mol Y的一种含氧酸(该酸的某盐常用于实验室制取氧气)的溶液在一定条件下反应，可生成一种强酸和一种氧化物，若有1.5×6.02×10²³个电子转移时，该反应的化学方程式是__________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　由“ZY₃溶液遇苯酚呈紫色”知Z为Fe, 由“X单质在空气中燃烧生成一种无色有刺激性气味的气体，该气体能被O₂氧化”知X为S，而S^2－与Y^－含有相同的电子数，故Y为Cl。(1)Cl最高化合价为+7价。(2)FeCl₃滴入沸水得红褐色液体为Fe(OH)₃胶体，应具有胶体性质，故a、b项正确。加热，胶体聚沉，HCl挥发，促使FeCl₃完全水解得到Fe(OH)₃沉淀，灼烧得到Fe₂O₃，故d项也正确。

(3)①2SO₂+O₂2SO₃；ΔH＝－196 kJ·mol^－1

2 mol　　　　　　196 kJ

　　 x　　　　　　 　 176.4 kJ

x＝1.8 mol

SO₂转化率为×100%＝90%

②Y的含氧酸为HClO₃，具有强氧化性。SO₂具有还原性，在水溶液中被氧化为H₂SO₄，HClO₃被还原为氧化物。1.5 mol HClO₃转移1.5 mol电子，即降一个价态变为，氯的氧化物为ClO₂。该小问是应用氧化还原反应化合价升降原理或电子守恒原理推导氧化还原反应化学方程式。

[答案]　(1)HClO₄

(2)Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃(胶体)+3H⁺　abd

(3)①90%　②SO₂+2HClO₃===H₂SO₄+2ClO₂

19．(10分)如图所示是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的H₂O已略去)，已知(a)A、B、C、D是非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体。(b)反应①、②是化工生产中的重要反应。(c)化合物E是形成酸雨的污染物之一，化合物K是常用的氮肥。(d)化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得。(e)化合物J由两种元素组成，其相对分子质量为32。

请按要求填空：

(1)反应③的化学方程式________________________________________________。

(2)C的结构式____________；H的化学式__________。

(3)L的溶液与化合物E反应的离子方程式_____________________________________

________________________________________________________________________。

(4)化合物J的化学式________________。

[解析]　突破口在于C、D常温常压下为气态的非金属单质，反应②是化工生产中重要的反应，符合这两个条件的是H₂和Cl₂，N₂和H₂，K为常用的氮肥，则F为NH₃；E为造成酸雨的污染物，可由常温常压下非气体的非金属A和B气体制得，故为SO₂，H即为NH₄HSO₃或(NH₄)₂SO₃。由Cl₂与NaOH制得的漂白性物质L为NaClO，它与NH₃反应生成J，J又可与O₂生成C等信息，可知构成J化合物的元素是N和H，式量为32的必为N₂H₄，则C为N₂。根据氧化还原的原理可写出方程式。A为S，B为O₂，C为N₂，D为H₂，E为SO₂，F为NH₃，L为NaClO，H为NH₄HSO₃或(NH₄)₂SO₃，I为NaCl，J为N₂H₄，K为(NH₄)₂SO₄。

[答案]　(1)2NH₃+H₂SO₄===(NH₄)₂SO₄

(2)NN　(NH₄)₂SO₃或NH₄HSO₃

(3)ClO^－+SO₂+2OH^－===Cl^－+SO+H₂O

(4)N₂H₄

18．(12分)某校活动小组用图所示装置及所给药品(下图所示中夹持仪器已略去)探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。已知C中的浓硫酸含溶质m mol，假设气体进入C和D时分别被完全吸收，且忽略装置内空气中的CO₂。

请回答下列问题：

(1)已知0.5 mol SO₂被O₂氧化成气态SO₃，放出49.15 kJ热量，反应的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)检查完装置的气密性，加入药品开始实验，此时首先应进行的操作是________________________________________________________________________。

(3)实验时A中氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是______________________________；装置C中浓硫酸的作用为__________；装置D中盛放的溶液是足量的________(选填字母)。

a．BaCl₂溶液　b．NaOH溶液　c．NaHSO₃饱和溶液

(4)停止通入SO₂，熄灭酒精灯后，为使残留在装置中的SO₂、SO₃被充分吸收，操作方法是________________________________________________________________________。

(5)实验结束，稀释装置C中的溶液，并向其中加入足量的BaCl₂溶液，得到的沉淀质量为w g。若装置D增加的质量为a g，则此条件下二氧化硫的转化率是________________(用含字母的代数式表示，结果可不化简)。

[解析]　(2)要使SO₂和O₂反应，则应先加热催化剂。

(3)SO₂与O₂正好反应的体积比为2∶1，现为1∶1，显然是增大了O₂的浓度，目的是提高SO₂的转化率。联系工业生产，浓H₂SO₄是用来吸收SO₃的，装置D是用来吸收未反应的SO₂，故用NaOH溶液。(5)计算SO₂的转化率，C中生成n(BaSO₄)＝mol，减去原浓硫酸生成的BaSO₄沉淀，则由SO₃生成的BaSO₄沉淀的物质的量即SO₃的物质的量为mol，由D的增重可算出未反应的SO₂的物质的量为mol，根据转化率的定义即可计算。

[答案]　(1)SO₂(g)+O₂(g)SO₃(g)；ΔH＝－98.3 kJ·mol^－1

(2)给催化剂加热　(3)增大氧气的浓度，提高二氧化硫的转化率　吸收SO₃　b

(4)继续通入氧气一段时间　(5)×100%

17．(10分)校办厂漂白车间需22.4 L(标准状况)SO₂。化学研究小组同学依据化学方程式Zn+2H₂SO₄(浓)===ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，计算后，取65.0 g锌粒与98%的浓H₂SO₄(ρ＝1.84 g/cm³)110 mL充分反应，锌全部溶解后，即将收集所得气体如数送至车间，不料经质检科检验存在严重质量问题，气体随即被退回。

(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填分子式)。产生这种结果的主要原因是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了如下图所示实验装置，对退回气体(X)取样进行认真探究(遇有气体吸收过程，视为全吸收)。

①组装好仪器后，盛放药品前，必要的一个操作是_____________________________

____________________________。

②A中加入的试剂可能是______________________________，作用是________________________________________________________________________。

B中加入的试剂可能是________，作用是____________________________________。

③可证实气体X中混有较多量某杂质气体的实验现象是：

C中：______________________，D中：_________________________________。

[解析]　有关气体性质的实验室反应，均需在装药品前，检查装置的气密性。利用SO₂、氢气的性质，不难找出A、B的试剂，C、D的实验现象。

[答案]　(1)H₂　随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H₂　(2)①检查装置的气密性　②品红试液　确认SO₂存在　浓H₂SO₄　干燥氢气　③黑色CuO粉末变红色　无水硫酸铜变蓝色

16．将a mol硫化亚铁放入含3a mol H₂SO₄的浓硫酸中，充分反应后，氧化、还原产物分别是Fe³⁺和S、SO₂，则：①硫化亚铁全部溶解；②放出1.5a mol气体；③硫化亚铁部分溶解；④放出的气体少于1.5a mol；⑤无法确定。上述叙述正确的是

(　)

A．①　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．②③

C．①④　 　　　　　　　　　　　　　　　　 D．⑤

[解析]　假设不考虑浓H₂SO₄不变稀时有，2FeS+6H₂SO₄===Fe₂(SO₄)₃+2S↓+3SO₂↑+6H₂O；浓硫酸变稀时有，FeS+H₂SO₄===H₂S↑+FeSO₄，放出的气体肯定小于1.5a mol。

[答案]　C

第Ⅱ卷 (非选择题，52分)

15．环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是由于人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是

(　)

A．温室效应--二氧化碳

B．光化学污染--二氧化氮

C．酸雨--二氧化碳

D．臭氧层破坏--氟氯烃

[解析]　NO_x与SO₂是形成酸雨的主要物质。

[答案]　C

14．下列事实能用同一原理解释的是　　　

(　)

A．SO₂、Cl₂均能使品红溶液褪色

B．NH₄HCO₃晶体、固体I₂受热均能变成气体

C．S与Fe、Cu反应均生成低价硫化物

D．ClO^－与S^2－或H⁺均不能共存

[解析]　SO₂发生化合反应、Cl₂发生还原反应，漂白原理不同，A项不正确；B项中前者是分解反应，后者是升华；D项中ClO^－与S^2－发生氧化还原反应而不能共存，ClO^－与H⁺反应生成HClO而不能共存。

[答案]　C

13．标准状况下H₂S和O₂的混合气体100 mL，经点燃后反应至完全，所得气体经干燥后，恢复到原来状况时体积为10 mL，该10 mL气体可能是

(　)

A．H₂S、SO₂　 　　　　　　　　　　　　 B．O₂

C．H₂S　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．SO₂

[解析]　H₂S与氧气的反应有两种情况：

2H₂S+O₂2S+2H₂O(不完全燃烧)

2H₂S+3O₂2SO₂+2H₂O(完全燃烧)

所得气体经干燥后，恢复到标准状况下，如果是不完全燃烧，则反应剩下的气体只有一种过量的反应物，由于不完全燃烧所以只能是H₂S气体；如果是完全燃烧，则反应剩下的气体体积最小的情况下也只能是40 mL SO₂气体(100×2/5)，所以加以排除。

[答案]　C

12．“在火星上找到水存在的依据”位居《Science》杂志评出的2004年十大科技突破之首，下列关于水的说法中错误的是

(　)

A．水是生命活动必不可少的物质

B．水是由极性键构成的极性分子

C．水是一种极弱的电解质，温度越高电离程度越大

D．高效催化剂可使水分解获得氢气，同时释放能量

[解析]　水分解时必然吸收能量。

[答案]　D