题目内容

某研究小组用黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，再用水吸收该气体可得ClO2溶液．在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成
ClO2气体的纯度，且会影响ClO2的吸收率，具体情况如图所示．
（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是
30℃
30℃
℃，要达到此要求需要采取的措施是
水浴加热
水浴加热
．
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO
 
-
3
氧化成SO
 
2-
4
，请写出制备二氧化氯（ClO2）的离子方程式：
15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-
15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-
．
（3）该校化学学习小组拟以“m（ClO2）/m（NaClO3）”作为衡量ClO2产率的指标．若取NaClO3样品6.0g，通过反应和吸收获得400mL ClO2溶液，取此溶液20mL与37.00mL 0.500mol?L-1 （NH4）2Fe（SO4）2溶液充分反应后，过量的Fe2+再用0.050 0mol?L-1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液20.00mL．反应原理为：
4H++ClO2+5Fe2+═Cl-+5Fe3++2H2O
14H++Cr2O
 
2-
7
+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O
试计算ClO2的“产率”（写出计算过程）．
分析：（1）依据图象分析温度再30°C时ClO2的吸收率最大纯度90%以上；控制100°C以下的 温度需要用水浴加热；
（2）用黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，依据原子守恒，电子守恒和电荷守恒配平书写离子方程式；
（3）依据化学方程式的定量关系列式计算，以“m（ClO2）/m（NaClO3）”作为衡量ClO2产率的指标；
解答：解：（1）ClO2气体的纯度，且会影响ClO2的吸收率，依据图象分析温度再30°C时ClO2的吸收率最大纯度90%以上，控制100°C以下的 温度需要用水浴加热；
故答案为：30℃；水浴加热；
（2）用黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，氯酸跟离子在酸溶液中具有强氧化性，氧化FeS2为硫酸铁和硫酸，本身被还原为反应的离子方程式为ClO2；结合原子守恒、电子守恒配平写出离子方程式为：15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-；
答案为：15ClO3-+FeS2+14H+═15ClO2+Fe3++7H2O+2SO42-；
（3）依据题干离子反应过程得到
   Cr2O72-～～～～～～～～～6Fe2+
   　1　　　                 6
 0.050 0mol?L-1×0.020L      0.006mol
   ClO2～～～～～5Fe2+
     1            5
    0.0025mol   0.037L×0.500mol?L-1-0.006mol
400mL ClO2溶液中含ClO2 0.0025mol×20=0.05mol；
以“m（ClO2）/m（NaClO3）”作为衡量ClO2产率的指标，所以产率=
0.05mol×67.5g/mol
6.0g
×100%=56.25%
故答案为：56.25%
点评：本题考查了化学方程式计算应用，反应条件选择，离子方程式书写，题目难度中等．
练习册系列答案
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（14分）某研究小组模拟工业上以黄铁矿为原料制备硫酸的第一步反应：
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，进行以下实验，并测定该样品中FeS2样品的纯度（假设其它杂质不参与反应）。

实验步骤：称取研细的样品4.000g放入上图b装置中，然后在空气中进行煅烧。为测定未反应高锰酸钾的量（假设其溶液体积保持不变），实验完成后取出d中溶液10mL置于锥形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H2C2O4)标准溶液进行滴定。

（已知：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ="=" K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ）
请回答下列问题：
（1）称量样品质量能否用托盘天平      （填“能”或“不能”）；
（2）装置a的作用是     　　　　　　　　　　       ；
（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是        ；
（4）滴定时，发生反应的离子方程式为                        ，已知滴定管初读数为0.10mL，末读数如上图所示,消耗草酸溶液的体积为　  mL；
（5）该样品中FeS2的纯度为                   ；
（6）若用下图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是     。（填编号）

（14分）某研究小组模拟工业上以黄铁矿为原料制备硫酸的第一步反应：

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，进行以下实验，并测定该样品中FeS2样品的纯度（假设其它杂质不参与反应）。

实验步骤：称取研细的样品4.000g放入上图b装置中，然后在空气中进行煅烧。为测定未反应高锰酸钾的量（假设其溶液体积保持不变），实验完成后取出d中溶液10mL置于锥形瓶里，用0.1000mol/L草酸(H2C2O4)标准溶液进行滴定。

（已知：5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O == K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 ）

请回答下列问题：

（1）称量样品质量能否用托盘天平       （填“能”或“不能”）；

（2）装置a的作用是      　　　　　　　　　　        ；

（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是         ；

（4）滴定时，发生反应的离子方程式为                         ，已知滴定管初读数为0.10mL，末读数如上图所示,消耗草酸溶液的体积为 　   mL；

（5）该样品中FeS2的纯度为                    ；

（6）若用下图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是      。（填编号）

 

某研究小组用黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2气体，再用水吸收该气体可得ClO2溶液．在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成
ClO2气体的纯度，且会影响ClO2的吸收率，具体情况如图所示．
（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是______℃，要达到此要求需要采取的措施是______．
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下可被ClO数学公式氧化成SO数学公式，请写出制备二氧化氯（ClO2）的离子方程式：______．
（3）该校化学学习小组拟以“m（ClO2）/m（NaClO3）”作为衡量ClO2产率的指标．若取NaClO3样品6.0g，通过反应和吸收获得400mL ClO2溶液，取此溶液20mL与37.00mL 0.500mol?L-1 （NH4）2Fe（SO4）2溶液充分反应后，过量的Fe2+再用0.050 0mol?L-1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液20.00mL．反应原理为：
4H++ClO2+5Fe2+═Cl-+5Fe3++2H2O
14H++Cr2O数学公式+6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O
试计算ClO2的“产率”（写出计算过程）．
(1)目前，我国采用“接触法”制硫酸。有关接触法制硫酸的下列说法中，正确的是_________。
A．二氧化硫的接触氧化在合成塔中发生
B．吸收塔得到的硫酸浓度为98%
C．煅烧含硫48%的黄铁矿时，若FeS2损失了2%，则S损失4%
D．接触室中适宜条件是V2O5催化剂、高温、常压
E．接触室中采取高温是为了提高催化剂的活性和提高SO2的转化率
(2)硫酸工厂排放的尾气中，含少量二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。
①写出上述过程的化学反应方程式：_____________________
②清说出这种尾气处理方法的优点（写出两点即可）：_________________
③若某硫酸厂每天排放的1万立方米（标准状况）尾气巾含0.2%（体积分数）的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰_______kg。
(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴阳膜组合循环再生机理如图所示，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。
①图中a表示____（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 Na2SO3 A-E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示_______，E表示__________。
②阳极的电极反应式为____________________。

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