Question

【題目】硫鐵礦又稱黃鐵礦，是生產(chǎn)硫酸的原料，其主要成分為FeS2.850℃～900℃時，硫鐵礦在氧氣中煅燒，可能發(fā)生下列反應(yīng)（假設(shè)空氣中的N2和O2體積比為4：1）①3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 ②4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
（1）含硫35%的硫鐵礦樣品（雜質(zhì)不含硫），其FeS2的含量為 ．
（2）某硫酸廠每天用含F(xiàn)eS260%的硫鐵礦500t生產(chǎn)硫酸，如果在沸騰爐內(nèi)損失5%的硫，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%．每天能生產(chǎn)98%的硫酸噸
（3）硫鐵礦煅燒過程中空氣用量不同時，發(fā)生反應(yīng)和生成爐氣中SO2含量也不同，含F(xiàn)eS2 72%的硫鐵礦在空氣中煅燒并按反應(yīng)①完全反應(yīng)，列式計算爐氣中的SO2的體積分數(shù)最大為多少？
（4）為確保SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率，某硫酸廠使用富氧空氣（空氣中加純氧）煅燒硫鐵礦，爐氣中SO2和O2的體積分數(shù)分別達到11%和9%，F(xiàn)eS2完全轉(zhuǎn)化為Fe2O3 ， 列式計算富氧空氣中的氧氣體積分數(shù)為多少？

Answer 1

【答案】
（1）65.6%
（2）427.5t
（3）解：設(shè)FeS2為1mol，由3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 可知，完全煅燒需要的n（O2）=1mol× ，生成n（SO2）=2 mol，需要空氣物質(zhì)的量n（空氣）= mol÷0.2= mol，反應(yīng)爐氣物質(zhì)的量為2mol+ mol× = mol，則爐氣中SO2最大體積分數(shù)：SO2%= ×100%=15.8%，

答：所得爐氣中SO2的體積分數(shù)為15.8%；

（4）解：設(shè)爐氣為100mol，則SO2為11mol、O2為9mol，氮氣為100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根據(jù)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2可知，消耗氧氣為11mol× ，故富氧空氣中的氧氣物質(zhì)的量為11mol× +9mol= ，則富氧空氣中的氧氣的體積分數(shù)為： ×100%=23.2%，

答：富氧空氣中的氧氣體積分數(shù)為23.2%．

【解析】解：（1）硫鐵礦中硫元素含量=FeS2的含量×FeS2中S元素質(zhì)量分數(shù)，則w（FeS2）× =35%，解得w（FeS2）=65.6%，故答案為：65.6%；（2）設(shè)可得98%的濃硫酸的質(zhì)量為x，根據(jù)硫守恒得： 2H2SO4～FeS2
2×98t 120t
98%x 500t×60%×（1﹣5%）×90%

解之得：x=427.5t，
故答案為：427.5t；
（1）FeS2的質(zhì)量分數(shù)×FeS2中S元素質(zhì)量分數(shù)=硫鐵礦樣品中S元素質(zhì)量分數(shù)；（2）由硫元素守恒，可得關(guān)系式：2H2SO4～FeS2 ， 把每一步的利用率、損失率都轉(zhuǎn)化為FeS2的利用率，再結(jié)合關(guān)系式計算；（3）設(shè)FeS2為1 mol，計算完全煅燒需要的n（O2）、生成的n（SO2），結(jié)合空氣中氧氣含量計算所需空氣物質(zhì)的量，計算爐氣的物質(zhì)的量，進而計算SO2體積分數(shù)；（4）設(shè)爐氣為100mol，則SO2為11mol、O2為9mol，氮氣為100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根據(jù)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2計算消耗氧氣物質(zhì)的量，進而是計算富氧空氣中的氧氣體積分數(shù)．