题目内容
20．
硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS2）来制取硫酸，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．（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为2SO2（g）+O2（g）$?_{△}^{催化剂}$2SO3（g），在一密闭容器中一定时间内达到平衡．
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$．
②该反应达到平衡状态的标志是BD．
A．v（SO2）=v（SO3）
B．混合物的平均相对分子质量不变
C．混合气体质量不变
D．各组分的体积分数不变
（2）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①B电极的电极反应式为SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②溶液中H+的移动方向由B极到A极（用A、B表示）；
（3）测定绿矾产品中含量的实验步骤：
a．称取5.7 g产品，溶解，配成250 mL溶液
b．量取25 mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.01 mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积40 mL
根据上述步骤回答下列问题：
①滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）．
5Fe2++1MnO4-+8H+--5Fe3++1Mn2++4H2O
②用硫酸酸化的KMnO4滴定终点的标志是滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色．
③计算上述产品中FeSO4•7H2O的质量分数为0.975或97.5%．
分析 （1）①根据平衡常数的表达式公式写出该反应的平衡常数表达式，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
②根据达到平衡状态，正逆反应速率相等，各组分的浓度不变，及其衍生的关系进行判断；
（2）①根据原电池工作原理分析负极、正极发生的反应；
②根据电流方向判断氢离子的移动方向；
（3）①根据在酸性条件下反应，反应物一定有氢离子，然后根据电子守恒和质量守恒配平方程式；
②根据反应结束时滴入高锰酸钾溶液溶液后颜色变化判断滴定终点；
③根据反应方程式及高锰酸钾的物质的量计算出产品中FeSO4•7H2O的质量分数．
解答 解：（1）①根据反应方程式2SO2+O2?2SO3，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$；
②A．v（SO2）=v（SO3），没有告诉正逆反应，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B．反应方程式两边都是气体，气体的化学计量数之和不相等，气体的平均相对分子量是个变化的量，混合物的平均相对分子质量不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．反应方程式两边都是气体，气体的质量始终不变，所以混合气体质量不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；
D、各组分的体积分数不变，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故D正确；
故选：BD；
（2）①该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，
故答案为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；
②原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，故答案为：B；A；（3）①用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液，所以反应物中一定有氢离子，高锰酸根离子化合价由+7变为+2，降低了5价，亚铁离子与+2变为+3，升高了1价，所以高锰酸根离子系数为1、亚铁离子系数为5，根据电荷守恒、质量守恒配平氢离子、水，配平后的方程式为：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++1Mn2++4H2O，
故答案为：5；1；8；H+；5；1；4；H2O；
②当亚铁离子与高锰酸钾离子完全反应后，再滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液会呈淡紫色，据此判断滴定终点，
故答案为：滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色；
③25mL待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.01mol/L×0.04L=0.0004mol，
5.7g产品配成250mL溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.0004mol×$\frac{250}{25}$=0.004mol，
根据反应：5Fe2++1MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，硫酸亚铁的物质的量为：0.004mol×5=0.02mol，
所以样品中含有的FeSO4•7H2O的质量为：278g/mol×0.02mol=5.56g，
FeSO4•7H2O的质量分数为：$\frac{5.56g}{5.7g}$×100%≈97.5%，
故答案为：0.975或97.5%．
点评 本题所以黄铜矿为载体考查化学平衡常数及平衡状态的判断、燃料电池、氧化还原反应及滴定的相关知识，涉及的题量较大，题目难度中等．
| A． | 溶液中离子数目增加，导电性增强 | |
| B． | 加水促进醋酸电离，但[H+]、[OH-]均减小 | |
| C． | 加水稀释到1000 mL，溶液的pH=5 | |
| D． | $\frac{[C{H}_{3}CO{O}^{-}]}{[C{H}_{3}COOH]}$增大 |
| A． | H2S的电子式： | B． | S2-的结构示意图： | ||
| C． | Na2O2的电子式： | D． | CCl4的电子式： |
①电离程度增大 ②c（H+）增大 ③导电性增强
④$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$不变 ⑤NH4+数目减小 ⑥c（NH3•H2O）增大．
| A． | ①②④ | B． | ②③⑥ | C． | ①③⑤ | D． | ②④⑥ |
| A． | 1 molNa2O2和水完全反应，转移电子数为2NA | |
| B． | 0.5 L 0.2 mol•L-1FeCl3溶液中，含Fe3+离子数为0.1 NA | |
| C． | 理论上氢氧燃料电池负极消耗11.2 L标准状况下气体，外线路通过电子数为NA | |
| D． | 常温常压下，28 g乙烯和丙烯混合气体含有的碳原子总数为2.5NA |
| 选项 | 实验操作 | 现象与结论（或装置用途） |
| A | 2mL 2% CuSO4中加4～6滴2% NaOH溶液，振荡后加入0.5mL X溶液，加热煮沸 | 未出现砖红色沉淀，说明X不含有醛基 |
| B |  | 可以用于比较Fe3+、I2、Cl2的氧化性强弱 |
| C | 某溶液加入浓NaOH溶液加热，在试管口放一片湿润的红色石蕊试纸中 | 试纸变蓝，说明NH3溶于水显碱性 |
| D |  | 用图所示装置分离沸点相差较大的互溶液体混合物 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
探究一：称取粗铁粒10 g放入某浓度硝酸中，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y．为了探究溶液X中铁的价态，同学甲设计如下实验：
现有药品和仪器：药品有：0.1 mol/L KSCN溶液，0.1 mol/L KI溶液，0.2 mol/L酸性高锰酸钾溶液，氯水等；器材有：试管和滴管．
（1）请你设计简单实验，探究上述猜想是否正确，填写下列实验报告．
| 实验步骤 | 操作 | 现象与结论 | 离子方程式 |
| 第一步 | 取少量溶液装于试管，向试管中加入几滴KSCN溶液 | ||
| 第二步 | 若溶液紫色褪去，则溶液含有Fe2+；若无明显变化，则不含Fe2+ |
（3）装置丙收集满气体后，通过气泡鼓入空气后，有红棕色气体生成，能否确定气体Y中含NO？说明理由不能确定，由于NO2与水反应也能生成NO，故不能确定气体Y中含NO．
（4）同学丙对同学乙的实验设计提出了质疑，他认为丙中的现象不足以证明NO存在，稍作改进即可．试回答改进措施：
（5）同学丁为了探究气体Y的组成，将224mL气体Y通入足量的NaOH溶液中，气体被完全吸收，所得溶液再用0.15mol/L 酸性KMnO4溶液滴定，消耗20mL KMnO4溶液．则气体Y中NO、NO2的体积比为：1：3．
（已知2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O和NO2+NO+2NaOH═2NaNO2+H2O）
| A． | c（Na+）＞c（S2-）＞c（OH-）＞c（HS-）＞c（H+） | B． | c（Na+）+c（H+）═c（S2-）+c（HS-）+c（OH-） | ||
| C． | c（Na+）═c（HS-）+2c（H2S）+2c（S2-） | D． | c（OH-）═c（H+）+c（HS-）+c（H2S） |
