(2013?浦東新區(qū)二模)工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的原料,一種是黃鐵礦,其主要成分為FeS2(S為-1價);另一種是磁黃鐵礦,其主要成分是Fe1-xS(S為-2價),式中x通常為0.1~0.2,既含有Fe2+又含有Fe3+
生產(chǎn)硫酸時將礦石煅燒,發(fā)生反應(yīng)如下:
①4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
②4Fe1-xS+(7-3x) O2→2 (1-x) Fe2O3+4SO2
(1)含F(xiàn)eS2 72%的黃鐵礦10噸,理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸
12
12
噸(礦石中無其他含硫物質(zhì)).
(2)若磁黃鐵礦Fe1-xS中x=0.1,則Fe1-xS中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為
3.5
3.5
:1.
(3)煅燒礦石時,為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2,需通入過量20%的空氣(其中N2與O2的體積比為4:1,假設(shè)無其他氣體成分),計算磁黃鐵礦充分煅燒后排出的氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)(用含x的代數(shù)式表示).
(4)將一定量的磁黃鐵礦溶于足量的鹽酸,充分反應(yīng)后測得生成S單質(zhì)2.4g,F(xiàn)eCl2 0.425mol,且溶液中無Fe3+,計算Fe1-xS中的x值(礦石中其他成分不與鹽酸反應(yīng)).
分析:(1)由元素守恒可得關(guān)系式:FeS2~2SO2~2H2SO4,令理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸m噸,根據(jù)關(guān)系式計算;
(2)令Fe1-xS的物質(zhì)的量為1mol,設(shè)Fe2+、Fe3+的物質(zhì)的量分別為amol、bmol,根據(jù)化合價代數(shù)和為0及鐵原子物質(zhì)的量之和列方程,據(jù)此解答;
(3)設(shè)生成4molSO2,則參加反應(yīng)的氧氣(7-3x)mol,實際通入的O2為1.2(7-3x)mol,所需空氣中氮氣為4.8(7-3x)mol,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)由2Fe3+~S可知,n(Fe3+)=2n(S),據(jù)此計算Fe1-xS中n(Fe3+),由鐵原子守恒,F(xiàn)e1-xS中n(Fe)=n(FeCl2)=0.425mol,據(jù)此計算Fe1-xS中n(Fe2+),再根據(jù)化合價代數(shù)和為0,計算Fe1-xS中n(S),由Fe1-xS中Fe、S原子比例關(guān)系計算x的值.
解答:解:(1)由元素守恒可得關(guān)系式:FeS2~2SO2~2H2SO4,令理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸m噸,則:
        FeS2~2SO2~2H2SO4
        120          2×98
   10噸×72%       m噸×98%
120
2×98
=
10噸×72%
m噸×98%

解得m=12
故答案為:12;
(2)Fe1-xS中x=0.1,令Fe1-xS的物質(zhì)的量為1mol,設(shè)Fe2+、Fe3+的物質(zhì)的量分別為amol、bmol,
根據(jù)化合價代數(shù)和為0有:2a+3b=2,
由鐵原子物質(zhì)的量之和可得:a+b=0.9,
聯(lián)立解得a=0.7,b=0.2
故Fe1-xS中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為0.7mol:0.2mol=3.5:1,
故答案為:3.5;
(3)設(shè)生成4molSO2,則參加反應(yīng)的氧氣為(7-3x)mol,故實際通入的O2為1.2(7-3x)mol,所需空氣中氮氣為4.8(7-3x)mol,
反應(yīng)后得到的混合氣體中:4molSO2,N24.8(7-3x)mol,0.2(7-3x)molO2
故SO2的體積分?jǐn)?shù)為:
4mol
4mol+4.8(7-3x)mol+0.2(7-3x)mol
=
4
39-15x

答:SO2的體積分?jǐn)?shù)為
4
39-15x
;
(4)由2Fe3+~S可知,n(Fe3+)=2n(S)=
2.4g
32g/mol
=0.15mol,
由鐵原子守恒,F(xiàn)e1-xS中n(Fe)=n(FeCl2)=0.425mol,故n(Fe2+)=0.425mol-0.15mol=0.275mol,
根據(jù)化合價代數(shù)和為0,F(xiàn)e1-xS中n(S)=
0.15mol×3+0.275mol×2
2
=0.5mol,
故1-x=
0.425mol
0.5mol
=0.85,故x=0.15,
答:Fe1-xS中的x值為0.15.
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(jìn)行的解答,難度較大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)三模)一定溫度下,在2L密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):4NO2(g)+O2(g)?2N2O5(g);已知該反應(yīng)的平衡常數(shù):k300℃>k350℃,且體系中n(NO2)(單位:mol)隨時間變化如下表:
時間(s) 0 500 1000 1500
t1 20 13.96 10.08 10.08
t2 20 a b c
下列說法一定正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)三模)如圖是某研究小組采用電解法處理石油煉制過程中產(chǎn)生的大量H2S廢氣的工藝流程.該方法對H2S的吸收率達(dá)99%以上,并可制取H2和S.下列說法正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)三模)鐵在下列四種情況中腐蝕速率判斷正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?浦東新區(qū)三模)重晶石礦(主要成分為硫酸鋇)因為含有Fe2O3、MnO及炭質(zhì)等雜質(zhì)而常呈深褐色.工業(yè)上將重晶石礦粉碎后與硫酸、鋁粉在反應(yīng)槽中混合加熱(即“漂白”),再經(jīng)水洗等一系列工序制得白色的重晶石填料,廣泛用作紙張、油漆等的填充劑.已知MnO是堿性氧化物,Al粉可以將深色的Fe3+轉(zhuǎn)化為淺色的Fe2+.重晶石填料的生產(chǎn)工藝流程為:

(1)在該流程中,為加快“漂白”速度,采取的措施有
重晶石和鋁都使用粉末
重晶石和鋁都使用粉末
、
加熱
加熱

(2)硫酸起到了“漂白”的作用.請寫出硫酸直接起到該作用時的化學(xué)方程式:
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O
、
MnO+H2SO4=MnSO4+H2O
MnO+H2SO4=MnSO4+H2O

(3)二次漂白水洗過濾后,檢驗濾渣不含F(xiàn)e2+離子的方法是
取最后一次洗滌液于試管中
取最后一次洗滌液于試管中
先滴加氯水再滴加KSCN溶液無明顯變化
先滴加氯水再滴加KSCN溶液無明顯變化

(4)二次漂白前,煅燒的主要目的是
除去炭質(zhì)
除去炭質(zhì)
.將煅燒后的固體磨成細(xì)粉,使用的是加有剛玉球的振動磨.這說明剛玉具有很高的
硬度
硬度

(5)工業(yè)生產(chǎn)中為了充分利用資源,將濾液經(jīng)過處理得到化工原料Fe2O3.操作過程是:
①濾液中通入過量Cl2,其目的是
將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+
將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+

②再加入適量NaOH來調(diào)節(jié)溶液的pH,其目的是
使Fe3+沉淀完全,而其它離子不發(fā)生沉淀
使Fe3+沉淀完全,而其它離子不發(fā)生沉淀
,調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為
2.7-3.7
2.7-3.7

有關(guān)離子開始沉淀及完全沉淀時的pH如下:
離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH
Fe2+ 7.6 9.7
Fe3+ 2.7 3.7
Al3+ 3.8 4.7
Mn2+ 8.3 9.8
(6)最后通過
洗滌干燥
洗滌干燥
、
高溫煅燒
高溫煅燒
得到氧化鐵.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?浦東新區(qū)一模)導(dǎo)致下列現(xiàn)象的主要原因與排放SO2有關(guān)的是( 。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案