Question

4．潔凈煤技術(shù)（CCT）是煤的高效清潔利用的技術(shù)．煤中的硫主要以黃鐵礦（FeS₂）為主，其次為磁硫鐵礦（Fe₇S₈）、閃鋅礦（ZnS）、方鉛礦（PbS）等．回答下列問題：
（1）Fe₇S₈在足量空氣中煅燒可生成鐵紅，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為Fe₂O₃、SO₂（填化學(xué)式）．
（2）常溫下，反應(yīng)ZnS（s）+Pb²⁺（aq）?PbS（s）+Zn²⁺（aq）達(dá)平衡時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.5×10⁵[已知：常溫下K_sp（ZnS）=2.0×10^-22，K_sp（PbS）=8×10^-28]
（3）黃鐵礦在一氧化碳?xì)夥罩忻摿蚩砂l(fā)生如下反應(yīng)：
（Ⅰ）FeS₂（s）+CO（g）?FeS（s）+COS（g）△H₁
（Ⅱ）FeS（s）+CO（g）?Fe（s）+COS（g）△H₂
（Ⅲ）$\frac{1}{2}$FeS₂（s）+CO（g）?$\frac{1}{2}$Fe（s）+COS（g）△H₃其對應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)值如圖所示．
①COS的電子式為．
②△H₁＞0（填“＞”或“＜”）△H₃=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$（用△H₁和△H₂表示）．
③800K時，若只發(fā)生反應(yīng)（Ⅲ），平衡時，容器中c（CO）/c（COS）=100；此溫度下，平衡常數(shù)的對數(shù)值lgK（Ⅲ）=$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$[用lgK（Ⅰ）和lgK（Ⅱ）表示]．
（4）電化學(xué)除去煤中的硫是一種成本較低的脫硫方法，用MnSO₄作催化劑，在酸性條件下電解，陽極Mn²⁺被氧化為Mn³⁺．然后Mn³⁺氧化黃鐵礦為硫酸根離子和三價鐵離子，該反應(yīng)的離子方程式為FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺．

Answer 1

分析 （1）Fe₇S₈在足量空氣中煅燒可生成鐵紅，產(chǎn)生Fe₂O₃，S可被氧化為SO₂；
（2）根據(jù)多重平衡規(guī)則計算反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（3）①COS與CO₂互為等電子體，根據(jù)CO₂的電子式寫出COS的電子式；
②反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)反應(yīng)，CO作為還原劑，一般需要反應(yīng)的溫度較高，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律計算△H₃；
③800K時，根據(jù)圖象分析，反應(yīng)III中l(wèi)gK=-2，結(jié)合反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式計算，根據(jù)多重平衡規(guī)則計算平衡常數(shù)的對數(shù)值lgK（Ⅲ）；
（4）反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，Mn³⁺氧化黃鐵礦為硫酸根離子和三價鐵離子，自身被還原為Mn²⁺，注意配平．

解答 解：（1）Fe₇S₈在足量空氣中煅燒可生成鐵紅，產(chǎn)生Fe₂O₃，S可被氧化為SO₂，反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，則該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為Fe₂O₃、SO₂，
故答案為：Fe₂O₃、SO₂；
（2）反應(yīng)ZnS（s）+Pb²⁺（aq）?PbS（s）+Zn²⁺（aq）達(dá)平衡時，根據(jù)多重平衡規(guī)則，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=$\frac{c（Z{n}^{2+}）}{c（P^{2+}）}$=$\frac{c（Z{n}^{2+}）}{c（P^{2+}）}•\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（ZnS）}{{K}_{sp}（PbS）}$=$\frac{2.0×1{0}^{-22}}{8×1{0}^{-28}}$=2.5×10⁵，
故答案為：2.5×10⁵；
（3）①COS與CO₂互為等電子體，相當(dāng)于把CO₂中一個O替換為S，根據(jù)CO₂的電子式，則COS的電子式為：，
故答案為：；
②反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)反應(yīng)，CO作為還原劑，一般需要反應(yīng)的溫度較高，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則△H₁＞0，
反應(yīng)III為：$\frac{1}{2}$FeS₂（s）+CO（g）?$\frac{1}{2}$Fe（s）+COS（g），該反應(yīng)可由$\frac{I+II}{2}$得到，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的焓變?yōu)椤鱄=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$，
故答案為：＞；$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$；
③800K時，根據(jù)圖象分析，反應(yīng)III中l(wèi)gK=-2，反應(yīng)的平衡常數(shù)為K（III）=$\frac{c（COS）}{c（CO）}$=10^-2，則容器中$\frac{c（CO）}{c（COS）}$=10²=100，
根據(jù)多重平衡規(guī)則，反應(yīng)方程式相加，平衡常數(shù)相乘，反應(yīng)方程式相減，平衡常數(shù)相除，方程式乘以系數(shù)，平衡常數(shù)變?yōu)橄禂?shù)次方，已知反應(yīng)III可由$\frac{I+II}{2}$得到，則K（III）=$\sqrt{K（I）•K（II）}$，所以lgK（III）=$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$，
故答案為：100；$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$；
（4）反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，Mn³⁺氧化黃鐵礦為硫酸根離子和三價鐵離子，自身被還原為Mn²⁺，則該反應(yīng)的離子方程式為：FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺，
故答案為：FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)，根據(jù)多重平衡規(guī)則計算化學(xué)平衡常數(shù)，沉淀溶解平衡的知識，電子式的書寫，離子方程式的書寫與配平，均為高頻考點，題目難度不大，是基礎(chǔ)題．