Question

【題目】（一）2011年，內(nèi)蒙古、新疆、浙江等地都要陸續(xù)召開各具特色的農(nóng)博會，到時“生態(tài)農(nóng)業(yè)”將成為農(nóng)會人員關(guān)注的熱門話題。生態(tài)農(nóng)業(yè)涉及農(nóng)家肥料的綜合利用，某種肥料經(jīng)發(fā)酵得到一種含甲烷、二氧化碳、氮氣的混合氣體。2.016 L(標準狀況)該氣體通過盛有紅熱CuO粉末的硬質(zhì)玻璃管，發(fā)生的反應(yīng)為：CH4＋4CuOCO2＋2H2O＋4Cu。當(dāng)甲烷完全反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8 g。將反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體通入過量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5 g。

（1）原混合氣體中甲烷的物質(zhì)的量是________。

（2）原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為________。

（二）FeS與一定濃度的HNO3反應(yīng)，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，當(dāng)NO2、N2O4、、NO的物質(zhì)的量之比為1﹕1﹕1時，實際參加反應(yīng)的FeS與HNO3的物質(zhì)的量之比為___________________

（三）某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一種未知物質(zhì)X。

已知0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1 mol電子生成X，請將氧化劑和還原劑的化學(xué)式及其配平后的系數(shù)填入下列方框中，并標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。_________________

＋

（四） 在一定條件下，分別以高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫(H2O2)、過氧化鈉為原料制取氧氣，當(dāng)制得同溫、同壓下相同體積的O2時，四個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為_____________

Answer 1

【答案】0.075 mol 5.56% 1:7 2:2:1:1

【解析】

（一）（1）用差量法計算原混合氣體中n（CH4）。

（2）由與過量石灰水反應(yīng)生成沉淀的質(zhì)量計算與澄清石灰水反應(yīng)的CO2物質(zhì)的量，結(jié)合C守恒計算原混合氣體中n（CO2），根據(jù)原混合氣體標準狀況下的體積計算N2的體積分數(shù)。

（二）設(shè)FeS物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)得失電子守恒計算NO2、N2O4、NO物質(zhì)的量，根據(jù)原子守恒計算參與反應(yīng)的HNO3物質(zhì)的量。

（三）0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1 mol電子生成X，1molKBrO3在反應(yīng)中得到5mol電子生成X，KBrO3中Br的化合價為+5價，則X為Br2；根據(jù)各元素的化合價，該反應(yīng)中的氧化反應(yīng)為AsH3→H3AsO4，根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)并標出轉(zhuǎn)移電子的方向和數(shù)目。

（四）根據(jù)四種物質(zhì)中O元素的化合價分析轉(zhuǎn)移電子數(shù)。

（一）（1）用差量法，CH4＋4CuOCO2＋2H2O＋4Cu~Δm（減重）

1mol 4×80g 4×64g 4×80g-4×64g=64g

n（CH4） 4.8g

=，解得n（CH4）=0.075mol，原混合氣體中CH4物質(zhì)的量為0.075mol。

（2）與過量澄清石灰水反應(yīng)的CO2物質(zhì)的量n（CO2）=n（CaCO3）==0.085mol，由CH4與CuO加熱生成的CO2物質(zhì)的量為0.075mol，原混合氣體中CO2物質(zhì)的量為0.085mol-0.075mol=0.01mol；原混合氣體總物質(zhì)的量為2.016L÷22.4L/mol=0.09mol，原混合氣體中N2物質(zhì)的量為0.09mol-0.075mol-0.01mol=0.005mol，N2物質(zhì)的量分數(shù)為×100%=5.56%，原混合氣體中N2的體積分數(shù)為5.56%。

（二）設(shè)FeS物質(zhì)的量為1mol，反應(yīng)中Fe元素的化合價由+2價升至+3價，S元素的化合價由-2價升至+6價，1molFeS反應(yīng)失去9mol電子，NO2、N2O4、NO為HNO3的還原產(chǎn)物，根據(jù)得失電子守恒，n（NO2）×[（+5）-（+4）]+n（N2O4）×2×[（+5）-（+4）]+n（NO）×[（+5）-（+2）]=9mol，n（NO2）：n（N2O4）：n（NO）=1:1:1，解得n（NO2）=n（N2O4）=n（NO）=1.5mol；根據(jù)S守恒，Fe2（SO4）3物質(zhì)的量為mol，根據(jù)Fe守恒，F(xiàn)e（NO3）3物質(zhì)的量為1mol-mol×2=mol，根據(jù)N守恒，參與反應(yīng)的HNO3物質(zhì)的量為mol×3+1.5mol+1.5mol×2+1.5mol=7mol，實際參加反應(yīng)的FeS與HNO3物質(zhì)的量之比為1mol：7mol=1:7。

（三）0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1 mol電子生成X，1molKBrO3在反應(yīng)中得到5mol電子生成X，KBrO3中Br的化合價為+5價，則X為Br2；根據(jù)各元素的化合價，該反應(yīng)中的氧化反應(yīng)為AsH3→H3AsO4，As元素的化合價由-3價升至+5價，1molAsH3失去8mol電子生成1molH3AsO4，根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)的化學(xué)方程式為8KBrO3+AsH3+4H2SO4=4Br2+5H3AsO4+4K2SO4+4H2O，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移40e-，答案為：。

（四）KMnO4、KClO3中O元素的化合價都為-2價，由KMnO4、KClO3制取O2，生成1molO2轉(zhuǎn)移電子4mol；H2O2、Na2O2中O元素的化合價都為-1價，由H2O2、Na2O2制取O2，生成1molO2轉(zhuǎn)移電子2mol；當(dāng)制得同溫、同壓下相同體積的O2時，四個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為4：4：2：2=2:2:1:1。