Question

以活性炭为催化剂，可以将工业废气中的SO₂催化氧化变为硫酸，进而制得各种硫酸盐，如硫酸亚铁铵[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]等。

（1）研究表明，SO₂在活性炭上催化氧化的反应机理可以表示为（*标记的为吸附状态）

Ⅰ．二氧化硫的吸附：SO₂(g)SO₂*     ΔH₁=a kJ·mol^－1

Ⅱ．氧气的吸附：O₂(g)2O*           ΔH₂=b kJ·mol^－1

Ⅲ．三氧化硫的氧化：SO₂*+O*=SO₃*    ΔH₃=c kJ·mol^－1

Ⅳ．三氧化硫的脱附：SO₃*SO₃(g)     ΔH₄=d kJ·mol^－1

根据上述反应机理，写出SO₂在活性炭上催化氧化的热化学方程式____。

（2）以硫酸亚铁铵[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]为原料通过下列流程可以制备晶体A。

①已知25 ℃时，[Fe(C₂O₄)₃]^3－(aq)＋SCN^－(aq)[Fe(SCN)]^2＋(aq)＋3C₂O₄^2-(aq)，K＝10^－16。某研究小组同学欲检验晶体A中含有三价铁，取少量晶体放入试管中，用蒸馏水充分溶解，向试管中滴入几滴0.1 mol·L^－1KSCN溶液。请判断上述实验方案是否可行并说明理由：____。

②某研究小组通过如下实验步骤测定晶体A的化学式：

步骤1：准确称取A样品4.910 0 g，干燥脱水至恒重，残留物质量为4.370 0 g；

步骤2：准确称取A样品4.910 0 g置于锥形瓶中，加入足量的3.000 mol·L^－1 H₂SO₄溶液和适量蒸馏水，用0.500 0 mol·L^－1 KMnO₄溶液滴定，当MnO₄^－恰好完全被还原为Mn^2＋时，消耗KMnO₄溶液的体积为24.00 mL；(C₂O₄^2－＋MnO₄^－＋H⁺→CO₂↑＋Mn^2＋＋H₂O)

步骤3：将步骤1所得固体溶于水，加入铁粉0.280 0 g，恰好完全反应。

通过计算确定晶体A的化学式（写出计算过程）。_____________

Answer

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=(2a+b+2c+2d)kJ·mol—1 不可行，因为[Fe(C2O4)3]3－转化为[Fe(SCN)]2＋反应的平衡常数较小，生成物离子浓度太小，观察不到明显现象，所以无法检验 K3Fe(C2O4)3·3H2O

【解析】

利用盖斯定律书写SO2在活性炭上催化氧化的热化学方程式；平衡常数小于，一般认为反应不能进行；根据质量守恒计算晶体A的化学式。

（1）已知：

Ⅰ．二氧化硫的吸附：SO2(g)SO2* ΔH1=a kJ·mol－1

Ⅱ．氧气的吸附：O2(g)2O* ΔH2=b kJ·mol－1

Ⅲ．三氧化硫的氧化：SO2*+O*=SO3* ΔH3=c kJ·mol－1

Ⅳ．三氧化硫的脱附：SO3*SO3(g) ΔH4=d kJ·mol－1

根据盖斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ＋Ⅲ×2＋Ⅳ×2得2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=(2a+b+2c+2d)kJ·mol—1；

（2）①[Fe(C2O4)3]3－(aq)＋SCN－(aq)[Fe(SCN)]2＋(aq)＋3C2O42-(aq)，K＝10－16，由于反应的平衡常数较小，生成物离子浓度太小，观察不到明显现象，所以无法检验；

② 4.910 0 g A样品，干燥脱水至恒重，残留物质量为4.370 0 g，说明结晶水的质量是4.910 0 g－4.370 0 g=0.540 0 g；结晶水的物质的量是；将步骤1所得固体溶于水，加入铁粉0.280 0 g，恰好反应，可知4.910 0 g晶体A中含有+3价的铁，且晶体中铁元素的物质的量是；根据步骤2：5C2O42－＋2MnO4－＋16H+＝10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，反应消耗0.500 0 mol·L－1 KMnO4溶液24.00 mL，则4.910 0 g A样品中C2O42－的物质的量是 ；根据质量守恒，晶体中钾离子的物质的量是，所以晶体A的化学式为K3Fe(C2O4)3·3H2O。