题目内容
【题目】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：
（1）反应Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) ΔH=＋551kJ·mol-1
反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH=－297kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式：__。
（2）对反应Ⅱ，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2__p1(填“>”或“<”)，得出该结论的理由是__。
（3）I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i．SO2＋4I-＋4H+=S↓＋2I2＋2H2O
ii.I2＋2H2O＋__=__＋__＋2I-
（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4mol·L-1KI | amol·L-1KI 0.2mol·L－1H2SO4 | 0.2mol·L-1H2SO4 | 0.2mol·L-1KI 0.0002molI2 |
实验现象 | 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄，出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快 |
①B是A的对比实验，则a=__。
②比较A、B、C，可得出的结论是__。
③实验表明，SO2的歧化反应速率D>A。结合i、ii反应速率解释原因：___。
【答案】3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2=-254kJ·mol-1 > 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42- 4H+ 0.4 I-是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率 反应ii比i快；D中由反应ii产生的H＋使反应i加快
【解析】
（1）根据流程图，反应Ⅱ是二氧化硫和水反应生成硫酸和硫单质，利用盖斯定律计算焓变；
（2）3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)正反应气体物质的量减小，加压平衡正向移动；
(3)二氧化硫的歧化反应可由i与ii相加所得；
(4)根据控制变量法分析；
(1)由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)。根据盖斯定律，反应I与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)=3SO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋254 kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
（2）3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强，该反应正向移动，H2SO4物质的量分数增大，所以p2＞p1；
(3)由题意知二氧化硫的歧化反应可由i与ii相加所得，所以反应Ⅱ的离子方程式3SO2＋2H2O=4H＋＋2SO42-＋S↓减去i式得：2I2＋4H2O＋2SO2=2 SO42-＋8H＋＋4I－，化简得到：I2＋2H2O＋SO2=SO42-＋4H＋＋2I－。
(4)①由于B是A的对比实验，所以两组实验中KI的浓度必须相同，即a＝0.4。
②A说明I－能催化二氧化硫发生歧化反应。C中无明显现象，说明H＋单独存在时不具有催化作用，不能使二氧化硫歧化反应速率加快。B中溶液变黄，出现浑浊较A快，结合C可知，增强溶液的酸性，可增强I－的催化效果。
③由于I－催化二氧化硫的歧化反应是i与ii两个过程分步进行，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2，故反应ii可立即发生，而由反应ii产生的H＋可使反应i速率加快，所以D的反应速率比A快。
名校课堂系列答案
【题目】2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣（主要金属元素的含量：Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%）制备Li2C2O4，并用其制备LiFePO4部分工艺流程如图（该流程可能造成水体砷污染）：
已知：滤液1、滤液2中部分离子的浓度（g·L-1）：
Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
滤液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
滤液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
I.制备Li2C2O4
(1)滤渣2的主要成分有__（填化学式）。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为__。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式：__。
Ⅱ.制备LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应生成LiFePO4和一种温室气体，该反应的化学方程式是___。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极，高温成型时要加入少量石墨，则石墨的作用是__（任写一点）。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠（Na2S2O8）去除废水中的As(Ⅴ)，其机制模型如图，其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是__。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧（无元素化合价变化）后得到一种磁性化合物，化学式为Fe7As2O14，该物质中二价铁与三价铁的个数比为__。
【题目】某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图（已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）：
部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
阳离子 | Fe3＋ | Fe2＋ | Mg2＋ | Al3＋ | Cr3＋ |
开始沉淀时的pH | 1.9 | 7 | — | — | — |
沉淀完全时的pH | 3.2 | 9 | 11.1 | 8 | 9（＞9溶解） |
（1）实验室用98%（密度为1.84 g·cm－3）的浓硫酸配制200 mL 4.8 mol·L－1的硫酸溶液，配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_________mL（保留小数点后一位小数），所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需______。
（2）过滤操作时，需要对沉淀进行洗涤，洗涤沉淀的方法是__________。
（3）加入H2O2的作用一方面是氧化＋3价Cr使之转变成＋6价Cr（CrO42-或Cr2O72-），以便于与杂质离子分离；另一方面是__________。（用离子方程式表示）
（4）调节溶液的pH＝8除去的杂质离子是________。
（5）钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR
MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是________。
（6）通SO2气体时，还原过程发生以下反应（填写缺项物质并配平）：
____Na2Cr2O7＋____SO2＋___ ___=___Cr(OH)(H2O)5SO4＋___Na2SO4。____
