Question

黄铁矿（主要成分为FeS₂）的利用对资源和环境具有重要意义。

（1）工业上煅烧黄铁矿可制取SO₂。已知下列热化学方程式

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

则4Fe(s)+3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)    △H=_____kJ/mol

（2）一种酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图I所示。

（1）写出如图中Fe³⁺与FeS₂反应的离子方程式：______________。

（2）硝酸也可将FeS₂氧化为Fe³⁺和SO₄^2-，使用浓硝酸比使用稀硝酸反应速率慢，其原因是______________。

（3）控制Fe²⁺的浓度、溶液体积和通入O₂的速率一定，图II所示为改变其他条件时Fe²⁺被氧化的转化率随时间的变化。

① 加入NaNO₂发生反应：2H⁺+3NO₂^-=NO₃^-+2NO+H₂O。若1mol NaNO₂完全反应则转移电子的数目为______mol。

② 加入NaNO₂、KI发生反应：4H⁺+2NO₂^-＋2I^-=2NO+I₂+2H₂O。解释图II中该条件下能进一步提高单位时间内Fe²⁺转化率的原因：______________。

（4）为研究FeS₂作电极时的放电规律，以FeS₂作阳极进行电解,由FeS₂放电产生粒子的含量与时间、电压（U）的关系如图III所示。

① 写出t₁至t₂间FeS₂所发生的电极反应式：__________。

②当电压的值介于3U～4U之间，FeS₂放电所得主要粒子为___________。

Answer

a+4c-8b 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 稀硝酸反应后被还原为NO，浓硝酸被还原为NO2，NO可作催化剂，NO2不能 2/3 生成的催化剂NO更多，加快了反应速率 FeS2-2e-=Fe2++2S Fe3+、SO42-

【解析】（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，将①×1-②×8+③×4，则4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=（a+4c-8b）kJ/mol；（2）硝酸也可将FeS2氧化为Fe3+和SO42-，使用浓硝酸比使用稀硝酸反应速率慢，其原因是稀硝酸反应后被还原为NO，浓硝酸被还原为NO2，NO可作催化剂，NO2不能。（3）① 加入NaNO2发生反应：2H＋+3NO2－=NO3－+2NO+H2O。每3molNO2―反应，有1moLNO2―作氧化剂，则有2mol作还原剂，若1mol NaNO2完全反应则转移电子的数目为2/3mol。② 加入NaNO2、KI发生反应：4H++2NO2-＋2I-=2NO+I2+2H2O。该条件下能进一步提高单位时间内Fe2+转化率的原因：生成的催化剂NO更多，加快了反应速率；（4）由图① t1至t2间Fe2+和2S的是增加，FeS2所发生的电极反应式：FeS2-2e-=Fe2++2S ，②当电压的值介于3U～4U之间，Fe3+、SO42-浓度增加，FeS2放电所得主要粒子为Fe3+、SO42-。

点睛：本题综合热化学、氧化还原反应、电化学等知识，（3）① 加入NaNO2发生反应：2H＋+3NO2－=NO3－+2NO+H2O，分析电子转移数是易错点，② 加入NaNO2、KI发生反应：4H++2NO2-＋2I-=2NO+I2+2H2O。该条件下能进一步提高单位时间内Fe2+转化率的原因分析是难点。