Question

以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下：

 

 

（1）將燃燒黃鐵礦的化學方程式補充完整www.ks5.u.com

   4      +11

（2）接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是            。

（3）依據(jù)工藝流程圖判斷下列說法正確的是（選填序號字母）        。

a. 為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎

b. 過量空氣能提高的轉(zhuǎn)化率

c. 使用催化劑能提高的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率

d. 沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵

（4）每160g氣體與化合放出260.6kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學方程是       。

（5）吸收塔排出的尾氣先用氨水吸收，再用濃硫酸處理，得到較高濃度的和銨鹽。

①既可作為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，也可用于工業(yè)制溴過程中吸收潮濕空氣中的。吸收的離子方程式是           。

② 為測定該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)，將不同質(zhì)量的銨鹽分別加入到50.00mL相同濃度的溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出(此溫度下銨鹽不分解)。該氣體經(jīng)干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質(zhì)量。

部分測定結(jié)果；

銨鹽質(zhì)量為10.00g和20.00g 時，濃硫酸增加的質(zhì)量相同；銨鹽質(zhì)量為30.00g時，濃硫酸增加的質(zhì)量為0.68g；銨鹽質(zhì)量為40.00g時，濃硫酸的質(zhì)量不變。

計算：該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)是         %； 若銨鹽質(zhì)量為15.00g。 濃硫酸增加的質(zhì)量為       。 （計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

 

Answer 1

1）FeS₂

（2）

（3）a   b   d

（4）SO₃(g) + H₂O(l) = H₂SO₄(l)；ΔH=-130.3kJ/mol

（5）①SO₂ + Br₂+ 2H₂O = 4H⁺ + 2Br^- + SO₄^2-

②14.56     2.31g

 

解析:本題主要考查硫酸工業(yè)、熱化學方程式的書寫、計算等。

（1）根據(jù)原子守恒即可判斷該物質(zhì)為FeS₂。

（2）SO₂和O₂在接觸室發(fā)生反應(yīng)生成SO₃：2SO₂ + O₂  2SO₃。

（3）選項a，將黃鐵礦粉碎更增加反應(yīng)接觸面積而加快反應(yīng)速率。選項b，增加空氣（O₂）濃度能提高SO₂的轉(zhuǎn)化率。選項c，催化劑對轉(zhuǎn)化率無影響。選項d，礦渣中含有Fe₂O₃，可用于冶煉鐵。

（4）160gSO₃(g)與H₂O(l)反應(yīng)生成H₂SO₄(l)放出260.6kJ熱量，則1mol SO₃(g)與H₂O(l)反應(yīng)生成H₂SO₄(l)放出130.3kJ熱量，則相關(guān)熱化學方程式為： SO₃(g)+ H₂O(l)＝H₂SO₄(l)；△H＝－130.3kJ/mol。

（5）10g時說明銨鹽不足,20g時說明氫氧化鈉不足,由10.00g和20.00g時濃硫酸增加的質(zhì)量相同說明銨鹽有酸式根產(chǎn)生的氨氣, 氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為Cmol/L

設(shè)10克中有Xmol的 (NH₄)₂SO₄ 和ymol的NH₄HSO₄則

132X + 115y=10…………………………………………………….(1)

10g時說明銨鹽不足由N守恒知

         n(NH₃)=2X + y

20g時銨鹽已經(jīng)過量，氫氧化鈉先和酸式根反應(yīng)，則(NH₄)₂SO₄為2Xmol，2ymol的NH₄HSO₄

       HSO₄^— +OH^—  = SO₄^2— + H₂O

1      1

2y     2y

       NH₄⁺  +   OH^—     =     NH₃      +          H₂O

                 1            1

             50C×10^—3—2y   50C×10^—3—2y

由于產(chǎn)生的氨氣一樣多 

       n(NH₃)=2X + y=50C×10^—3—2y………………………………….(2)

30g時銨鹽過量，則(NH₄)₂SO₄為3Xmol，3ymol的NH₄HSO₄  n(NH₃)=0.68/17=0.04mol

HSO₄^— + OH^—  = SO₄^2— + H₂O

1       1

3y     3y

NH₄⁺  +   OH^—       =        NH₃       +   H₂O

                 1                 1

             50C×10^—3—3y        0.04

所以      

50C×10^—3—3y=0.04…………………………………………………….(3)

聯(lián)立(1) (2) (3)解得

      X=0.02mol   y=0.064mol    C=4.64mol/L

氮的質(zhì)量百分含量= ×100％=(0.04+0.064) ×14/10×100％=14.56％

15g時銨鹽已經(jīng)過量，則(NH₄)₂SO₄為1.5Xmol，1.5 ymol的NH₄HSO₄

HSO₄^—   +   OH^—  = SO₄^2— + H₂O

1          1

1.5y     1.5y

NH₄⁺  +   OH^—       =        NH₃       +   H₂O

                 1                 1

             50C×10^—3—1.5y     50C×10^—3—1.5y

n(NH₃)= 50C×10^—3—1.5y=50×4.64×10^—3—1.5×0.064=0.136mol

m(NH₃)=0.136×17=2.31g