Question

由美國通用原子能公司（GA）提出的碘硫循環(huán)被公認(rèn)為是效率最高（預(yù)期轉(zhuǎn)化率可達(dá)50%以上）、最有希望實(shí)現(xiàn)的熱化學(xué)分解物質(zhì)X的循環(huán)．其流程如圖1：

（1）物質(zhì)X是

 

（填化學(xué)式）；在此循環(huán)過程中，有一種物質(zhì)，當(dāng)作為反應(yīng)物時(shí)只是還原劑，作為生成物時(shí)是還原產(chǎn)物，該化合物是

 

．
（2）在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，所需的玻璃儀器為蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、尾接管、錐形瓶、

 

．
（3）氧缺位鐵酸銅（CuFe₂0_4-x）可作上述流程中硫酸分解的催化劑．先在一定條件下，向Fe（ N0₃）₃和Cu（N0₃）₂混合液中加入KOH，制得鐵酸銅（ CuFe₂0₄），此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

；然后在

 

（填一常見氣體）保護(hù)下，高溫煅燒2h得到CuFe₂0_3.86，試計(jì)算1mol CuFe₂0_3.86中Fe²⁺的物質(zhì)的量為

 

mol．
（4）硫酸分解隨溫度等變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，表示沒有使用催化劑的曲線是

 

（填圖中數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：（1）由流程可知可循環(huán)使用的物質(zhì)為SO₂、I₂、H₂O，生成O₂和H₂，以此判斷X；有一種物質(zhì)，當(dāng)作為反應(yīng)物時(shí)只是還原劑，作為生成物時(shí)是還原產(chǎn)物，說明該物質(zhì)化合價(jià)處于較低價(jià)態(tài)，可被氧化；
（2）根據(jù)蒸餾操作所需儀器判斷；
（3）向Fe（ N0₃）₃和Cu（N0₃）₂混合液中加入KOH，制得鐵酸銅（ CuFe₂0₄），結(jié)合質(zhì)量守恒可確定反應(yīng)的方程式；結(jié)合化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算；
（4）硫酸分解所需催化劑為I₂，應(yīng)在溫度較低的環(huán)境中反應(yīng)．

解答： 解：（1）由流程可知可循環(huán)使用的物質(zhì)為SO₂、I₂、H₂O，生成O₂和H₂，則應(yīng)為的分解H₂O，X應(yīng)為H₂O，當(dāng)作為反應(yīng)物時(shí)只是還原劑，作為生成物時(shí)是還原產(chǎn)物，說明該物質(zhì)化合價(jià)處于較低價(jià)態(tài)，可被氧化，該化合物為SO₂，故答案為：H₂O；SO₂；
（2）蒸餾時(shí)，所需儀器有蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、尾接管、錐形瓶、酒精燈、冷凝管，故答案為：酒精燈、冷凝管；
（3）向Fe（ N0₃）₃和Cu（N0₃）₂混合液中加入KOH，制得鐵酸銅（ CuFe₂0₄），同時(shí)還應(yīng)生成8KNO₃和水，反應(yīng)的方程式為2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂0，煅燒時(shí)，為防止被空氣總氧氣氧化，應(yīng)在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行，CuFe₂0_3.86中Cu元素化合價(jià)為+2價(jià)，O為-2價(jià)，設(shè)Fe²⁺為xmol，
則由化合價(jià)代數(shù)和為0可知2+2x+3×（2-x）=2×3.86，
x=0.28，
故答案為：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂0；氮?dú)猓?.28；
（4）硫酸分解所需催化劑為I₂，應(yīng)在溫度較低的環(huán)境中反應(yīng)，相同轉(zhuǎn)化率時(shí)③需要的溫度高，則③沒有使用催化劑，故答案為：③．

點(diǎn)評：本題綜合考查物質(zhì)的分離、提純以及制備，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意把握�?shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，難度不大，答題時(shí)注意正確獲取題給信息．