Question

【題目】黃鐵礦主要成分是二硫化亞鐵。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組取1.0g黃鐵礦樣品在空氣中充分灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng))，生成的SO2氣體恰好被50mLFe2(SO4)3溶液完全吸收，在所得溶液中加入足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥得13.98g固體�；卮鹣铝袉栴}：

(1)FeS2在空氣中灼燒時(shí)，化合價(jià)升高的元素是__________，SO2與Fe2(SO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________。

(2)原Fe2(SO4)3溶液的物質(zhì)的量濃度為_______，黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。

(3)工業(yè)上煅燒10 t上述黃鐵礦，產(chǎn)生的SO2經(jīng)催化氧化制硫酸，理論上可制得98％的濃硫酸多少噸______？(列式計(jì)算)

Answer 1

【答案】Fe和S SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 0.3mol/L 90% 15 t

【解析】

(1)在反應(yīng)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2中，Fe元素化合價(jià)由反應(yīng)前FeS2中的+2價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后Fe2O3中的+3價(jià)，化合價(jià)升高；S元素化合價(jià)由反應(yīng)前FeS2中的-1價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后SO2中的+4價(jià)，化合價(jià)升高；O元素化合價(jià)由由反應(yīng)前O2中的0價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后Fe2O3、SO2中的-2價(jià)，化合價(jià)降低。所以FeS2在空氣中灼燒反應(yīng)中，化合價(jià)升高的元素是Fe、S元素；SO2與Fe2(SO4)3在溶液中反應(yīng)產(chǎn)生FeSO4、H2SO4，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式是SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4；

(2)反應(yīng)產(chǎn)生的13.98g BaSO4的物質(zhì)的量為：n(BaSO4)==0.06 mol，SO42-由Fe2(SO4)3和SO2氣體在溶液中發(fā)生的反應(yīng)SO2+Fe2(SO4)3+2H2O=2FeSO4+2H2SO4產(chǎn)生，根據(jù)方程式可知Fe2(SO4)3與反應(yīng)產(chǎn)生的SO42-的物質(zhì)的量關(guān)系是1：4，故在原50 mL溶液中含有Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量為n[Fe2(SO4)3]=n(BaSO4)=×0.06 mol=0.015 mol，所以Fe2(SO4)3的濃度c[Fe2(SO4)3]==0.3 mol/L；根據(jù)方程式中物質(zhì)反應(yīng)關(guān)系可知n[Fe2(SO4)3]：n(SO2)=1：1，則n(SO2)= n[Fe2(SO4)3]=0.015 mol，由4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2可知n(FeS2)=n(SO2)=×0.015 mol=0.0075 mol，其質(zhì)量m(FeS2)=0.0075 mol×120 g/mol=0.9 g，則該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=90%；

(3)根據(jù)S元素守恒可得關(guān)系式FeS2～2SO2～2H2SO4，1 mol FeS2反應(yīng)產(chǎn)生2 mol H2SO4，即120份FeS2完全反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生2×98份H2SO4，由于硫鐵礦中FeS2的含量是90%，10 t該硫鐵礦完全反應(yīng)可制成98%的硫酸質(zhì)量為x，可得比例式，解得x=15 t。