Question

11．钠的化合物在生产生活中应用广泛．
（1）高温时，等物质的量的硫酸钠与甲烷在催化剂作用下恰好完全反应，制得硫化钠．反应的化学方程式为CH ₄+Na₂SO ₄ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$Na ₂S+CO ₂+2H ₂O．
（2）工业上利用亚硫酸钠和硫酸铜制取超细氧化亚铜的反应为：2CuSO₄+3Na₂SO₃═Cu₂O+3Na₂SO₄+2SO₂↑，该反应中氧化剂为CuSO₄，当产生标准状况下2.24L SO₂时，转移电子的物质的量为0.1 mol．
（3）某些多硫化钠可用于制作蓄电池，如图是某大型蓄电系统原理图，电池充、放电的化学反应方程式为：2Na₂S₂+NaBr₃$?_{充电}^{放电}$Na₂S₄+3NaBr，放电过程中钠离子从右到左（填“从左到右”或“从右到左”）通过离子选择性膜．放电过程中正极的电极反应式为Br₃^-+2e^-═3Br^-．
（4）高铁酸钠（Na₂FeO₄）常用于工业废水和生活用水的处理，可用铁片和石墨作电极，电解NaOH溶液制备．铁片作阳极，生成Na₂FeO₄的电极反应式为Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O．
（5）某硫酸厂测定黄铁矿的质量分数，实验过程如下：取0.100 0g样品在空气中充分燃烧，将生成的SO₂气体与足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反应后，用浓度为0.020 00mol•L^-1的KMnO₄标准溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液25.00mL．已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═SO${\;}_{4}^{2-}$+2Fe²⁺+4H⁺、MnO${\;}_{4}^{-}$+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．样品中FeS₂的质量分数是75%（假设杂质不参加反应）．

Answer 1

分析 （1）反应物为Na₂SO₄和CH₄，产物之一为Na₂S，利用原子守恒推断其他产物并配平化学方程式；
（2）根据化合价的变化，化合价降低的元素所在的物质是氧化剂，硫酸铜中的铜由+2价变成+1价；当产生标准状况下44.8L SO₂时，转移电子的物质的量为2mol，由此分析判断；
（3）放电是原电池原理，原电池中阳离子向正极移动；放电过程中正极发生还原反应；
（4）单质铁要转化为Na₂FeO₄，所以铁作为电解池的阳极，发生氧化反应；
（5）根据二氧化硫和硫酸铁反应，根据二价铁和高锰酸钾反应的方程式进行解答．

解答 解：（1）硫酸钠变为硫化钠时，硫元素由+6价降为-2价，由此推断甲烷中碳元素的化合价升高，由-4价升为+4价，生成CO₂，根据最小公倍数法配平可得反应式CH ₄+Na₂SO₄ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$Na ₂S+CO₂+2H ₂O，故答案为：CH ₄+Na₂SO₄ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$Na ₂S+CO₂+2H ₂O；
（2）根据化合价的变化，化合价降低的元素所在的物质是氧化剂，硫酸铜中的铜由+2价变成+1价，所以硫酸铜是氧化剂；当产生标准状况下44.8L SO₂时，转移电子的物质的量为2mol，则产生标准状况下2.24 L SO₂时，转移0.1 mol电子，故答案为：CuSO₄；0.1；
（3）放电过程中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以放电过程中钠离子从负极到正极，即从右到左，正极反应式为：Br₃^-+2e^-═3Br^-，
故答案为：从右到左；Br₃^-+2e^-═3Br^-；
（4）单质铁要转化为Na₂FeO₄，所以铁作为电解池的阳极，发生氧化反应，所以电极反应式为：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：阳；Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）根据FeS₂～2SO₂、SO₂～2Fe³⁺～2Fe²⁺、5Fe²⁺～MnO₄^-，可得关系式：5FeS₂～4MnO₄^-，则样品中FeS₂的质量为：0.020 0 mol•L^-1×0.025 L×$\frac{5}{4}$×120 g/mol=0.075 g，样品中FeS₂的质量分数为$\frac{0.075g}{0.1000g}$×100%=75%，故答案为：75%．

点评 本题考查化学方程式的书写、氧化还原反应中氧化剂和还原剂的判断和电子的转移以及电化学的相关知识，综合性强，有一定的难度．