Question

黃鐵礦主要成分是FeS₂．某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取2.000g樣品在空氣中充分灼燒（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)），將生成的SO₂氣體與足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.3360mol?L^-1的KMnO₄標準溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液25.00mL．
已知：①4FeS₂+11O₂

燃燒

2Fe₂O₃+8SO₂
②SO₂+2Fe³⁺+2H₂O→SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺
③MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺→Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（1）樣品中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)是

 

．（用小數(shù)表示，保留三位，下同）
（2）煅燒1000t該黃鐵礦生產(chǎn)出997.9t硫酸銨，若黃鐵礦制取硫酸時的利用率為0.800，則在制取硫酸銨時硫酸的利用率為

 

．
（3）為使黃鐵礦充分燃燒，工業(yè)上使用過量空氣（設(shè)空氣中O₂的體積分數(shù)為0.200），當空氣過量20%時，煅燒后氣體中SO₂的體積分數(shù)是多少？
（4）若接觸室導(dǎo)出的氣體中含體積分數(shù)為0.0672的SO₃．把出口氣體送進吸收塔，用質(zhì)量分數(shù)為0.980的硫酸吸收，可得到“發(fā)煙H₂SO₄”（H₂SO₄和SO₃的混合物，其中含質(zhì)量分數(shù)為0.200的SO₃）．計算吸收10³ m³出口氣體（已折算為標準狀況）所需要質(zhì)量分數(shù)為0.980的硫酸的質(zhì)量．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）可得關(guān)系式：5FeS₂～10SO₂～20Fe²⁺～4MnO₄^-，令樣品中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)是x，根據(jù)關(guān)系式列方程計算樣品中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)；
（2）根據(jù)S原子守恒可得關(guān)系式：FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄～2（NH₄）₂SO₄，設(shè)制取硫酸銨時硫酸的利用率為y，各利用率都轉(zhuǎn)化為FeS₂的利用率，根據(jù)關(guān)系式列方程計算；
（3）設(shè)生成8molSO₂，則參加反應(yīng)的氧氣為11mol，實際通入的O₂為1.2×11mol，所需空氣中氮氣為4.8×11mol，再計算反應(yīng)后得到的混合氣體各組分物質(zhì)的量，據(jù)此計算；
（4）假設(shè)需要濃硫酸的質(zhì)量為mg，用m表示濃硫酸中硫酸、水的質(zhì)量，進而計算二者物質(zhì)的量，根據(jù)水的物質(zhì)的量計算吸收三氧化硫后生成的硫酸的物質(zhì)的量，根據(jù)三氧化硫的體積分數(shù)計算1000m³出口氣體中三氧化硫的體積，再根據(jù)n=

V

Vm

計算SO₃的物質(zhì)的量，進而計算吸收后剩余的三氧化硫的物質(zhì)的量，根據(jù)發(fā)煙硫酸中H₂SO₄和SO₃的質(zhì)量關(guān)系列方程計算．

解答： 解：（1）令樣品中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)是x，則：
 5FeS₂～10SO₂～20Fe²⁺～4MnO₄^-       
 5×120g              4mol
 2xg           0.025L×0.336mol/L
所以600g：2x g=4mol：0.025L×0.336mol/L
解得x=0.630
故答案為：0.630；
（2）設(shè)制取硫酸銨時硫酸的利用率為y，則：
      FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄～2（NH₄）₂SO₄，
       120                    264
1000t×0.63×0.8×y            997.9t
120：264=1000t×0.63×0.8×y：997.9t
解得y=0.900
故答案為：0.900；
（3）設(shè)生成8molSO₂，則參加反應(yīng)的氧氣為11mol，故實際通入的O₂為1.2×11mol，所需空氣中氮氣為4.8×11mol，反應(yīng)后得到的混合氣體中：8molSO₂，N₂為4.8×11mol，O₂為0.2×11mol，
故SO₂的體積分數(shù)為：

8mol

8mol+4.8×11mol+0.2×11mol

=0.127，
故答案為：0.127；
（4）假設(shè)需要濃硫酸的質(zhì)量為mg，則濃硫酸中硫酸的質(zhì)量為mg×0.98=0.98mg，物質(zhì)的量為

0.98m g

98g/mol

=0.01m mol，
濃硫酸中水的質(zhì)量為mg-0.98mg=0.02mg，物質(zhì)的量為

0.02m g

18g/mol

=

0.01m

9

mol，故吸收三氧化硫后生成的硫酸的物質(zhì)的量為

0.01m

9

mol，發(fā)煙硫酸中硫酸的物質(zhì)的量為0.01m mol+

0.01m

9

mol=

0.1m

9

mol，
1000m³出口氣體中三氧化硫的體積為1000m³×0.0672=67.2m³=67200L，SO₃的物質(zhì)的量為

67200L

22.4L/mol

=3000mol，被水吸收后剩余的三氧化硫的物質(zhì)的量為3000mol-

0.01m

9

mol，
故

0.1m

9

mol×98g/mol：（3000mol-

0.01m

9

mol）×80g/mol=（1-0.2）：0.2，解得m=664615g=664.6t，
答：吸收1000m³出口氣體所需要的0.98的硫酸的質(zhì)量為664.6t．

點評：本題考查根據(jù)方程式的計算，題目計算量較大，過程復(fù)雜，為易錯題目，注意利用關(guān)系式與原子守恒進行的解答，難度較大．