Question

7．硫是一种在自然界分布较广的元素，试根据所学知识回答下列问题．
（1）单质硫可以从它的天然矿床或硫化物中制得，从黄铁矿（主要成分为FeS₂）中提取硫时，可将矿石和焦炭的混合物放在炼硫炉，在有限的空气中燃烧，即可分离出硫：
3FeS₂+12C+8O₂=1 Fe₃O₄+12CO+6S
①已知该反应中O₂得电子总数有3/4来自于C，试配平上述化学方程式；
②若某黄铁矿矿石中FeS₂的质量分数为a%，在炼焦炉中硫的损失率为b%，则m吨上述矿石可制得m×a%×$\frac{64}{120}$（1-b%）吨硫．
（2）通常情况下，硫单质常以S₈分子形式存在，试写出S₈在充足的空气中燃烧的化学方程式：S₈+8O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$8SO₂．
（3）硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃•5H₂O），又名大苏打、海波，是一种用途非常广泛的化学试剂，遇酸立即分解，生成淡黄色沉淀，放出的气体能使品红溶液褪色，试写出硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的离子方程式：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（4）过二硫酸是一种具有极强氧化性的硫的含氧酸：
①电解硫酸和硫酸铵的混合溶液，可制得过二硫酸盐，总反应为：2H⁺+2SO₄^2-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$S₂O₈^2-+H₂↑，其阳极反应方程式为：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；
②过硫酸盐在Ag⁺催化作用下能将Mn²⁺氧化成MnO₄^-，而S₂O₈^2-则被还原成SO₄^2-，1mol S₂O₈^2-氧化Mn²⁺可制得0.4mol MnO₄^-．

Answer 1

分析 （1）①FeS₂中$\frac{2}{3}$的+2价Fe变为+3价Fe，-1价S变为0价，C由0价变为+2价，O由0价变为-2价，因此一个FeS₂化合价升高$\frac{8}{3}$价，一个C化合价升高2价，一个O₂化合价降低4价，O₂得电子总数有3/4来自于C可知C与O₂的化学计量数之比为3：2，FeS₂的化学计量数为$\frac{3}{4}$，然后根据原子守恒配平并使化学计量数为正整数；
②根据硫元素的质量守恒进行计算；
（2）S₈在充足的空气中燃烧生成二氧化硫；
（3）生成淡黄色沉淀是S，放出的气体能使品红溶液褪色，该气体是二氧化硫，写出反应物离子和生成物，然后配平；
（4）①在电解池中，阳极上发生氧化反应，SO₄^2-在阳极放电生成S₂O₈^2-；
②Mn²⁺～MnO₄^-，化合价升高5，S₂O₈^2-～2SO₄^2-，化合价降低2×1，根据得失电子守恒计算．

解答 解：（1）①FeS₂中$\frac{2}{3}$的+2价Fe变为+3价Fe，-1价S变为0价，C由0价变为+2价，O由0价变为-2价，因此一个FeS₂化合价升高$\frac{8}{3}$价，一个C化合价升高2价，一个O₂化合价降低4价．由O₂得电子总数有3/4来自于C，可知C与O₂的化学计量数之比为3：2，假定C的化学计量数为3，O₂的化学计量数为2，则FeS₂的化学计量数为$\frac{4×2×（1-\frac{3}{4}）}{\frac{8}{3}}$=$\frac{3}{4}$，然后化学计量数均扩大四倍，根据原子守恒可得3FeS₂+12C+8O₂═Fe₃O₄+12CO+6S，
故答案为：3；12；8；1；12；6；
②m吨黄铁矿中含有硫元素的质量为m×a%×$\frac{64}{120}$吨，在炼焦炉中硫的损失后剩余m×a%×$\frac{64}{120}$（1-b%）吨，
故答案为：m×a%×$\frac{64}{120}$（1-b%）；
（2）S₈在充足的空气中燃烧生成二氧化硫，化学方程式为S₈+8O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$8SO₂，
故答案为：S₈+8O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$8SO₂；
（3）硫代硫酸钠晶体遇酸反应生成淡黄色沉淀是S，放出的气体能使品红溶液褪色，该气体是二氧化硫，离子方程式为S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，
故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；
（4）①在电解池中，阳极上发生氧化反应，SO₄^2-在阳极放电生成S₂O₈^2-，因此阳极电极反应式为2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，
故答案为：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；
②Mn²⁺～MnO₄^-，Mn化合价升高5，S₂O₈^2-～2SO₄^2-，一个S₂O₈^2-中S的合价共降低2×1，设1mol S₂O₈^2-氧化Mn²⁺可制得x mol MnO₄^-，根据得失电子守恒，
1mol×2=5×x mol，解得x=0.4，
故答案为：0.4．

点评 本题考查了氧化还原反应的应用，综合性很强，题目难度很大，涉及氧化还原反应的配平、依据得失电子相等的计算、方程式的书写等问题，其中（1）配平难度较大．