Question

由美國通用原子能公司（GA）提出的碘硫循環被公認為是效率最高（預期轉化率可達50%以上）、最有希望實現的熱化學分解物質X的循環。其流程如下：     

（1）物質X是_____________（填化學式）；在此循環過程中，有一種物質，當作為反應物時只是還原劑，作為生成物時是還原產物，該化合物是__________。
（2）在實驗室中進行蒸餾操作時，所需的玻璃儀器為蒸餾燒瓶、溫度計、尾接管、錐形瓶、____________。
（3）氧缺位鐵酸銅（CuFe₂O_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( NO₃)₃和Cu(NO₃)₂混合液中加入KOH，制得鐵酸銅( CuFe₂O₄)，此反應的化學方程式為:____________；然后在______(填一常見氣體)保護下，高溫煅燒2h得到CuFe₂O_3.86，試計算1 mol CuFe₂O_3.86中Fe²⁺的物質的量為____mol。
（4）硫酸分解隨溫度等變化規律的實驗結果如圖所示，表示沒有使用催化劑的曲線是______（填圖中數字）。

Answer 1

（1）H₂O 、SO₂ （2）酒精燈、冷凝管
（3）2Fe(NO₃)₃+Cu(NO₃)₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O   氮氣  0.28   （4）③ 

試題分析：（1）由流程圖可以看出物質X為H₂O，在循環過程中SO₂當作為反應物時只是還原劑。當作為生成物時是還原產物。（2）在實驗室中進行蒸餾操作時，所需的玻璃儀器為蒸餾燒瓶、溫度計、尾接管、錐形瓶、冷凝管、酒精燈。（3）在一定條件下，向Fe( NO₃)₃和Cu(NO₃)₂混合液中加入KOH，制得鐵酸銅( CuFe₂O₄)，此反應的化學方程式為2Fe(NO₃)₃+Cu(NO₃)₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O。然后在N₂的保護作用下煅燒即得到CuFe₂O_3.86.假設在1 mol CuFe₂O_3.86中Fe²⁺的物質的量為x,則Fe3+物質的量為(2-x).根據在化合物中正負化合價的代數和為0的原則，可得1×2+2×x+3×(2-x)=2×3.86.解得x=0.28mol.(4)若沒有使用催化劑，則反應分解需要的溫度高。有圖像可知應該是③。