Question

16．黃鐵礦（主要成分為FeS₂）的利用對資源和環(huán)境具有重要意義．
（1）工業(yè)上煅燒黃鐵礦可制取SO₂．已知下列熱化學方程式
4FeS₂（s）+11O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=akJ/mol
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=bkJ/mol
Fe（s）+2S（s）═FeS₂（s）△H=ckJ/mol
則4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=a+4c-8bkJ/mol
（2）一種酸性條件下催化氧化黃鐵礦的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖I所示．

（1）寫出圖1中Fe³⁺與FeS₂反應的離子方程式：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^-+16H⁺．
（2）硝酸也可將FeS₂氧化為Fe³⁺和SO₄^2-，使用濃硝酸比使用稀硝酸反應速率慢，其原因是稀硝酸反應后被還原為NO，濃硝酸被還原為NO₂，NO可作催化劑，NO₂不能．
（3）控制Fe²⁺的濃度、溶液體積和通入O₂的速率一定，圖II所示為改變其他條件時Fe²⁺被氧化的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化．
①加入NaNO₂發(fā)生反應：2H⁺+3NO₂^-═NO₃^-+2NO+H₂O．若1mol NaNO₂完全反應則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為$\frac{2}{3}$mol．
②加入NaNO₂、KI發(fā)生反應：4H⁺+2NO₂^-+2I^-═2NO+I₂+2H₂O．解釋圖II中該條件下能進一步提高單位時間內(nèi)Fe²⁺轉(zhuǎn)化率的原因：生成的催化劑NO更多，加快了反應速率．
（4）為研究FeS₂作電極時的放電規(guī)律，以FeS₂作陽極進行電解，由FeS₂放電產(chǎn)生粒子的含量與時間、電壓（U）的關(guān)系如圖 III所示．
①寫出t₁至t₂間FeS₂所發(fā)生的電極反應式：FeS₂-2e^-=Fe²⁺+2S．
②當電壓的值介于3U～4U之間，F(xiàn)eS₂放電所得主要粒子為Fe³⁺、SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）①4FeS₂（s）+11O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=akJ/mol
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=bkJ/mol
③Fe（s）+2S（s）═FeS₂（s）△H=ckJ/mol，①+4×③-8×②得，4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=（a+4c-8b）kJ/mol，據(jù)此進行分析；
（1）Fe³⁺與FeS₂反應生成Fe2⁺與SO₄^-和H⁺；
（2）據(jù)稀硝酸反應后被還原為NO，濃硝酸被還原為NO₂，NO可作催化劑，NO₂不能來分析；
（3）①據(jù)2H⁺+3NO₂^-═NO₃^-+2NO+H₂O此方程式中NaNO₂的量，求轉(zhuǎn)移電子數(shù)目；
②生成的催化劑NO更多，加快了反應速率；
（4）①FeS₂失電子發(fā)生氧化反應據(jù)此書寫電極方程式；
②由圖象得，在3U～4U之間溶液中主要粒子有Fe³⁺、SO₄^2-．

解答 解：（1）①4FeS₂（s）+11O₂（g）═2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=akJ/mol
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=bkJ/mol
③Fe（s）+2S（s）═FeS₂（s）△H=ckJ/mol，①+4×③-8×②得，4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H=（a+4c-8b）kJ/mol，
故答案為：a+4c-8b；
（1）Fe³⁺與FeS₂反應生成Fe²⁺與SO₄^-和H⁺，故離子方程式為14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^-+16H⁺，
故答案為：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^-+16H⁺；
（2）硝酸比使用稀硝酸反應速率慢，其原因是稀硝酸反應后被還原為NO，濃硝酸被還原為NO₂，NO可作催化劑，NO₂不能，
故答案為：稀硝酸反應后被還原為NO，濃硝酸被還原為NO₂，NO可作催化劑，NO₂不能；
（3）①2H⁺+3NO₂^-═NO₃^-+2NO+H₂O～2mole^-
                       3                                    2
                       1                                   $\frac{2}{3}$，
故答案為：$\frac{2}{3}$；
②圖II中該條件下能進一步提高單位時間內(nèi)Fe²⁺轉(zhuǎn)化率的原因是生成的催化劑NO更多，加快了反應速率，
故答案為：生成的催化劑NO更多，加快了反應速率；
（4）①FeS₂失電子發(fā)生氧化反應，故電極方程式FeS₂-2e^-=Fe²⁺+2S，
故答案為：FeS₂-2e^-=Fe²⁺+2S；
②據(jù)圖象分析，介于3U～4U之間，F(xiàn)eS₂放電所得主要粒子為Fe³⁺、SO₄^2-，
故答案為：Fe³⁺、SO₄^2-．

點評 本題主要考查反應熱的計算，電極方程式的書寫，離子方程式的書寫，據(jù)方程式求算電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目等，本題難度中等．