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黄铁矿主要成分是二硫化亚铁。某化学实验小组取1.0g黄铁矿样品在空气中充分灼烧时...

黄铁矿主要成分是二硫化亚铁。某化学实验小组取1.0g黄铁矿样品在空气中充分灼烧时发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(假设杂质不参加反应),生成的SO2气体恰好被50mLFe2(SO4)3溶液完全吸收,在所得溶液中加入足量BaCl2溶液充分反应后,过滤、洗涤、干燥得13.98g固体。回答下列问题:

(1)FeS2在空气中灼烧时,化合价升高的元素是__________SO2Fe2(SO4)3反应的化学方程式是_________________

(2)原Fe2(SO4)3溶液的物质的量浓度为_______,黄铁矿中FeS2的质量分数为______

(3)工业上煅烧10 t上述黄铁矿,产生的SO2经催化氧化制硫酸,理论上可制得98%的浓硫酸多少吨______?(列式计算)

 

Fe和S SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 0.3mol/L 90% 15 t 【解析】 (1)在反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2中,Fe元素化合价由反应前FeS2中的+2价变为反应后Fe2O3中的+3价,化合价升高;S元素化合价由反应前FeS2中的-1价变为反应后SO2中的+4价,化合价升高;O元素化合价由由反应前O2中的0价变为反应后Fe2O3、SO2中的-2价,化合价降低。所以FeS2在空气中灼烧反应中,化合价升高的元素是Fe、S元素;SO2与Fe2(SO4)3在溶液中反应产生FeSO4、H2SO4,发生氧化还原反应的化学方程式是SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4; (2)反应产生的13.98g BaSO4的物质的量为:n(BaSO4)==0.06 mol,SO42-由Fe2(SO4)3和SO2气体在溶液中发生的反应SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4产生,根据方程式可知Fe2(SO4)3与反应产生的SO42-的物质的量关系是1:4,故在原50 mL溶液中含有Fe2(SO4)3的物质的量为n[Fe2(SO4)3]=n(BaSO4)=×0.06 mol=0.015 mol,所以Fe2(SO4)3的浓度c[Fe2(SO4)3]==0.3 mol/L;根据方程式中物质反应关系可知n[Fe2(SO4)3]:n(SO2)=1:1,则n(SO2)= n[Fe2(SO4)3]=0.015 mol,由4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2可知n(FeS2)=n(SO2)=×0.015 mol=0.0075 mol,其质量m(FeS2)=0.0075 mol×120 g/mol=0.9 g,则该黄铁矿中FeS2的质量分数为×100%=90%; (3)根据S元素守恒可得关系式FeS2~2SO2~2H2SO4,1 mol FeS2反应产生2 mol H2SO4,即120份FeS2完全反应会产生2×98份H2SO4,由于硫铁矿中FeS2的含量是90%,10 t该硫铁矿完全反应可制成98%的硫酸质量为x,可得比例式,解得x=15 t。
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无水三氯化铁是有机合成的催化剂,为棕黄色固体,易潮解产生白雾,300℃左右时升华。实验室可用氯气与铁反应制备无水三氯化铁,下图是甲组学生设计的制备装置。

回答下列问题:

(1)仪器a的名称是________;装置B的作用是_________C中盛装试剂是______

(2)装置D中发生反应的化学方程式为___________________

(3)装置DE之间不用玻璃导气管连接,原因是_________;点燃装置D处酒精灯的时机是_______

(4)装置F的作用是_____________

(5)与甲组设计对比,乙组同学去掉了装置C。实验时无论怎样改变铁粉的用量,装置D中都有少量的黑色固体残留。乙组同学猜测该黑色固体可能是__________,其依据是(用化学方程式表示)________,验证该猜测的实验方法是________

 

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亚硫酸钠是重要的化工原料,常用作还原剂、防腐剂、去氯剂等。回答下列问题:

(1)要配制250mL0.5mol/LNa2SO3溶液,需要用托盘天平称取Na2SO3·7H2O晶体________g。配制溶液所用到的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、量筒和_________________

(2)配制过程中所用蒸馏水需煮沸、冷却后才能使用,煮沸蒸馏水的目的是________

(3)下列操作会使所配溶液浓度偏高的是________

A.所选用的溶质已经失去部分结晶水     B.亚硫酸钠晶体与砝码位置放反了

C.转移溶液时玻璃棒靠在刻度线上方     D.定容时俯视容量瓶的刻度线

E.摇匀后溶液低于刻度线,再加入蒸馏水使液面最低点与刻度线相切

(4)Na2SO3放在空气中容易被氧化变质。检验Na2SO3溶液是否变质的方法是_______

 

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多晶硅是广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。以下是由石英砂制备多晶硅的简易过程。

回答下列问题:

(1)反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。反应②中生成SiHCl3的化学方程式为___________。分离混合物采用的方法为蒸馏,其原理是利用了物质的______不同。

(2)反应③氢化过程中所需的高纯度H2可通过电解精制的饱和食盐水制得,电解过程中同时生成一种黄绿色的气体和一种易溶、易电离的碱,电解反应的离子方程式是________。粗盐水精制过程中,为有效除去Ca2+Mg2+SO42- 等杂质,要按__________顺序(填标号)加入下列溶液:a.NaOH  b.Na2CO3  c.BaCl2,过滤后再向滤液中加________调节pH

(3)反应④中H2还原SiHCl3过程中若混入O2,除可能引起爆炸外,还可能引起_____。由粗硅制备多晶硅的过程中,循环使用的物质除SiCl4SiHCl3Si外,还有__________(填分子式)。

 

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2019年诺贝尔化学奖授予古迪纳夫(John Goodenough)等三位化学家,以表彰其在锂电池发展上所做的杰出贡献。古迪纳夫开发了钴酸锂、锰酸锂和磷酸亚铁锂等电极材料,其中磷酸亚铁锂(LiFePO4)可通过如下反应制备:Li2CO3+2FePO4+H2C2O43CO2↑+2LiFePO4+H2O

(1)配平上述化学方程式,并在方程式上面用“双线桥”标明电子转移的方向和数目_______

(2)该反应的还原产物为_________。若反应中转移0.1 mol电子,则生成标准状况下的CO2________L

 

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化学与我们的生活、生产、环境、资源利用等息息相关。回答下列问题:

(1)氯化铁可用于净水,写出其溶于水的电离方程式:________;在氯化铁溶液中加入铁粉,发生反应的离子方程式是___________;在氯化铁的水溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液,可观察到的现象是__________

(2)漂白粉常用作棉、麻、纸张的漂白剂,还可用作游泳池及环境消毒剂。漂白粉的有效成分为_________,写出漂白粉在空气中失效的有关化学方程式:_________________

(3)pH小于5.6的天然降水称为酸雨,引起酸雨的主要物质是SO2_________。燃煤脱硫可有效减少酸雨的形成,燃煤脱硫除用石灰法外,也可以向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为MgSO4,写出该反应的化学方程式:___________

 

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