Question

【題目】（一）2011年，內蒙古、新疆、浙江等地都要陸續召開各具特色的農博會，到時“生態農業”將成為農會人員關注的熱門話題。生態農業涉及農家肥料的綜合利用，某種肥料經發酵得到一種含甲烷、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粉末的硬質玻璃管，發生的反應為：CH4＋4CuOCO2＋2H2O＋4Cu。當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8 g。將反應后產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的量是________。

（2）原混合氣體中氮氣的體積分數為________。

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

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

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

＋

（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，當制得同溫、同壓下相同體積的O2時，四個反應中轉移的電子數之比為_____________

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生成沉淀的質量計算與澄清石灰水反應的CO2物質的量，結合C守恒計算原混合氣體中n（CO2），根據原混合氣體標準狀況下的體積計算N2的體積分數。

（二）設FeS物質的量為1mol，根據得失電子守恒計算NO2、N2O4、NO物質的量，根據原子守恒計算參與反應的HNO3物質的量。

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

（四）根據四種物質中O元素的化合價分析轉移電子數。

（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物質的量為0.075mol。

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

（二）設FeS物質的量為1mol，反應中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反應失去9mol電子，NO2、N2O4、NO為HNO3的還原產物，根據得失電子守恒，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S守恒，Fe2（SO4）3物質的量為mol，根據Fe守恒，Fe（NO3）3物質的量為1mol-mol×2=mol，根據N守恒，參與反應的HNO3物質的量為mol×3+1.5mol+1.5mol×2+1.5mol=7mol，實際參加反應的FeS與HNO3物質的量之比為1mol：7mol=1:7。

（三）0.2 mol KBrO3在反應中得到1 mol電子生成X，1molKBrO3在反應中得到5mol電子生成X，KBrO3中Br的化合價為+5價，則X為Br2；根據各元素的化合價，該反應中的氧化反應為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，根據得失電子守恒配平反應的化學方程式為8KBrO3+AsH3+4H2SO4=4Br2+5H3AsO4+4K2SO4+4H2O，反應中轉移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轉移電子2mol；當制得同溫、同壓下相同體積的O2時，四個反應中轉移的電子數之比為4：4：2：2=2:2:1:1。