Question

二硫化亚铁是Li/FeS₂电池的正极活性物质，可用水热法合成。FeSO₄、Na₂S₂O₃、S及H₂O在200 ℃连续反应24 h，四种物质以等物质的量反应，再依次用CS₂、H₂O洗涤、干燥及晶化后得到。

(1)合成FeS₂的离子方程式为_____________________________________。

(2)用水洗涤时，如何证明SO₄^2—已除尽？________________________________________。

(3)已知1.20 g FeS₂在O₂中完全燃烧生成Fe₂O₃和SO₂气体放出8.52 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为__________________________。

(4)取上述制得的正极材料1.120 0 g(假定只含FeS一种杂质)，在足量的氧气流中充分加热，最后得0.800 0 g红棕色固体，试计算该正极材料中FeS₂的质量分数(写出计算过程)。

Answer

(1)Fe2＋＋S2O32—＋S＋H2OFeS2＋2H＋＋SO42—

(2)取少许最后一次洗涤滤液，先用足量盐酸酸化，再向上述清液中滴加BaCl2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤干净

(3)4FeS2(s)＋11O2(g)=2Fe2O3(s)＋8SO2(g) ΔH＝－3 408 kJ·mol－1

[或FeS2(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)＋2SO2(g)] ΔH＝－852 kJ·mol－1

(4)解：120n(FeS2)＋88n(FeS)＝1.120 0

n(FeS2)＋n(FeS)＝

n(FeS2)＝0.007 5 mol

w(FeS2)＝≈0.803 6

【解析】 (1)由题中信息可写出四种反应物，再由原子守恒和电荷守恒写出产物，Na2S2O3中一个S显＋6价，一个S显－2价，其中－2的S与单质S发生归中反应，根据得失电子守恒配出反应。(2)检验SO42—，需要先用盐酸除去干扰离子，以防生成除BaSO4以外的钡盐沉淀。(3)0.01 mol FeS2完全燃烧放出8.52 kJ的热量。写热化学方程式要标注物质的状态，同时ΔH应与化学计量系数成比例。(4)由质量关系，列出120n(FeS2)＋88n(FeS)＝1.120 0，由铁原子守恒列出n(FeS2)＋n(FeS)＝mol，联合解得FeS2的物质的量，进而求出其含量。