Question

4．洁净煤技术（CCT）是煤的高效清洁利用的技术．煤中的硫主要以黄铁矿（FeS₂）为主，其次为磁硫铁矿（Fe₇S₈）、闪锌矿（ZnS）、方铅矿（PbS）等．回答下列问题：
（1）Fe₇S₈在足量空气中煅烧可生成铁红，该反应的氧化产物为Fe₂O₃、SO₂（填化学式）．
（2）常温下，反应ZnS（s）+Pb²⁺（aq）?PbS（s）+Zn²⁺（aq）达平衡时，该反应的平衡常数K=2.5×10⁵[已知：常温下K_sp（ZnS）=2.0×10^-22，K_sp（PbS）=8×10^-28]
（3）黄铁矿在一氧化碳气氛中脱硫可发生如下反应：
（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其对应的平衡常数的对数值如图所示．
①COS的电子式为．
②△H₁＞0（填“＞”或“＜”）△H₃=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$（用△H₁和△H₂表示）．
③800K时，若只发生反应（Ⅲ），平衡时，容器中c（CO）/c（COS）=100；此温度下，平衡常数的对数值lgK（Ⅲ）=$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$[用lgK（Ⅰ）和lgK（Ⅱ）表示]．
（4）电化学除去煤中的硫是一种成本较低的脱硫方法，用MnSO₄作催化剂，在酸性条件下电解，阳极Mn²⁺被氧化为Mn³⁺．然后Mn³⁺氧化黄铁矿为硫酸根离子和三价铁离子，该反应的离子方程式为FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺．

Answer 1

分析 （1）Fe₇S₈在足量空气中煅烧可生成铁红，产生Fe₂O₃，S可被氧化为SO₂；
（2）根据多重平衡规则计算反应的平衡常数；
（3）①COS与CO₂互为等电子体，根据CO₂的电子式写出COS的电子式；
②反应为氧化还原反应反应，CO作为还原剂，一般需要反应的温度较高，反应为吸热反应，根据盖斯定律计算△H₃；
③800K时，根据图象分析，反应III中lgK=-2，结合反应的平衡常数表达式计算，根据多重平衡规则计算平衡常数的对数值lgK（Ⅲ）；
（4）反应为氧化还原反应，Mn³⁺氧化黄铁矿为硫酸根离子和三价铁离子，自身被还原为Mn²⁺，注意配平．

解答 解：（1）Fe₇S₈在足量空气中煅烧可生成铁红，产生Fe₂O₃，S可被氧化为SO₂，反应为氧化还原反应，则该反应的氧化产物为Fe₂O₃、SO₂，
故答案为：Fe₂O₃、SO₂；
（2）反应ZnS（s）+Pb²⁺（aq）?PbS（s）+Zn²⁺（aq）达平衡时，根据多重平衡规则，该反应的平衡常数为K=$\frac{c（Z{n}^{2+}）}{c（P{b}^{2+}）}$=$\frac{c（Z{n}^{2+}）}{c（P{b}^{2+}）}•\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（ZnS）}{{K}_{sp}（PbS）}$=$\frac{2.0×1{0}^{-22}}{8×1{0}^{-28}}$=2.5×10⁵，
故答案为：2.5×10⁵；
（3）①COS与CO₂互为等电子体，相当于把CO₂中一个O替换为S，根据CO₂的电子式，则COS的电子式为：，
故答案为：；
②反应为氧化还原反应反应，CO作为还原剂，一般需要反应的温度较高，反应为吸热反应，则△H₁＞0，
反应III为：$\frac{1}{2}$FeS₂（s）+CO（g）?$\frac{1}{2}$Fe（s）+COS（g），该反应可由$\frac{I+II}{2}$得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为△H=$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$，
故答案为：＞；$\frac{△{H}_{1}+△{H}_{2}}{2}$；
③800K时，根据图象分析，反应III中lgK=-2，反应的平衡常数为K（III）=$\frac{c（COS）}{c（CO）}$=10^-2，则容器中$\frac{c（CO）}{c（COS）}$=10²=100，
根据多重平衡规则，反应方程式相加，平衡常数相乘，反应方程式相减，平衡常数相除，方程式乘以系数，平衡常数变为系数次方，已知反应III可由$\frac{I+II}{2}$得到，则K（III）=$\sqrt{K（I）•K（II）}$，所以lgK（III）=$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$，
故答案为：100；$\frac{lgK（I）+lgK（II）}{2}$；
（4）反应为氧化还原反应，Mn³⁺氧化黄铁矿为硫酸根离子和三价铁离子，自身被还原为Mn²⁺，则该反应的离子方程式为：FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺，
故答案为：FeS₂+15Mn³⁺+8H₂O=Fe³⁺+2SO₄^2-+15Mn²⁺+16H⁺．

点评 本题考查氧化还原反应，根据多重平衡规则计算化学平衡常数，沉淀溶解平衡的知识，电子式的书写，离子方程式的书写与配平，均为高频考点，题目难度不大，是基础题．