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(jià));另一種是磁黃鐵礦,其主要成分是Fe1-xS(S為-2價(jià)),式中x通常為0.1~0.2,既含有Fe2+又含有Fe3+。
生產(chǎn)硫酸時(shí)將礦石煅燒,發(fā)生反應(yīng)如下:
① 4 FeS2 + 11 O2→ 2 Fe2O3 + 8 SO2
② 4 Fe1-xS + (7-3x) O2→ 2 (1-x) Fe2O3 + 4 SO2
含F(xiàn)eS272%的黃鐵礦10噸,理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸 噸(礦石中無(wú)其他含硫物質(zhì))。
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 :1。
煅燒礦石時(shí),為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2,需通入過(guò)量20%的空氣(其中N2與O2的體積比為4:1,假設(shè)無(wú)其他氣體成分),計(jì)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)。
12 (2分) 3.5 (3分) (3分)
【解析】
試題分析:(1)FeS2中S元素的含量是
所以根據(jù)S原子守恒可知,最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸等質(zhì)量為
(2)設(shè)Fe1-xS中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量分別是a和b
則根據(jù)原子守恒和電荷守恒可知a+b=0.9、2a+3b=2
解得a=0.7mol,b=0.2mol
所以Fe1-xS中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為3.5︰1。
(3)設(shè)生成4mol SO2,則需要1.2 (7-3x)mol的O2,所需空氣中的N2為4.8 (7-3x)mol;
反應(yīng)后得到的混合氣體組成為:SO2 4mol、O2 0.2 (7-3x)mol、N2 4.8 (7-3x)mol;
所以 SO2的體積分?jǐn)?shù)
考點(diǎn):考查工業(yè)生產(chǎn)濃硫酸以及物質(zhì)含量的有關(guān)計(jì)算
點(diǎn)評(píng):該題以黃鐵礦和磁黃鐵礦生產(chǎn)濃硫酸為載體,重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)化學(xué)計(jì)算的熟悉掌握情況,旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范的答題能力。該題的關(guān)鍵是在掌握反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上利用好守恒法。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
(17分)利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟。
(1)某溫度下,2SO2(g)+O2(g)2S03(g)△H3=mkJ/mol,平衡常數(shù)(K)的大小與溫度(T)的關(guān)系如右圖中曲線所示,則m____0(填“>”“=”或“<”);b點(diǎn)時(shí)v(正) v(逆)(填“<”、“=”或“>”)。反應(yīng)的焓變(△H)將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)若反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量相同,下列關(guān)系圖不正確的是 (填序號(hào))。
(3)某硫酸廠利用SO2尾氣、廢鐵屑、空氣、水合成綠礬(FeS04·7H2O),反應(yīng)中作還原劑的物質(zhì)是 。
(4)將反應(yīng)后的混合氣體用氨水吸收可得到(NH4)2SO3和(NH4)2SO4兩種化工原料。
①對(duì)于(NH4)2SO3溶液,某同學(xué)寫(xiě)出了如下的正確關(guān)系式:
2[c(SO2-3)十c(HSO-3)+c(H2SO3)]=c(NH+4)+c(NH3·H2O)
請(qǐng)分析該同學(xué)的依據(jù)是 。
②在(NH4)2 SO4溶液中存在:NH+4+H2ONH3·H2O+H+,則該反應(yīng)常溫下的平衡常數(shù)K= (已知:常溫下,NH3·H2O的電離平衡常數(shù)K=1. 7×10-5)
(5)三氧化硫吸收后所得的硫酸常用來(lái)制備BaSO4作X射線透視時(shí)的內(nèi)服造影劑,胃酸很強(qiáng)(pH約為1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解釋?zhuān)?u> 。萬(wàn)一誤服了少量BaCO4,應(yīng)盡快用大量0. 5mol/LNa2SO4溶液給患者洗胃,如果忽略洗胃過(guò)程中Na2SO4溶液濃度的變化,殘留在胃液中的Ba2+濃度僅為mol/L(已知25℃時(shí),Ksp(BaSO4)=1×l0-10 ,Ksp(BaCO3)=1×10-9).
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2012-2013學(xué)年上海市浦東新區(qū)高三下學(xué)期二;瘜W(xué)試卷(解析版) 題型:計(jì)算題
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(jià));另一種是磁黃鐵礦,其主要成分是Fe1-xS(S為-2價(jià)),式中x通常為0.1~0.2,既含有Fe2+又含有Fe3+。
生產(chǎn)硫酸時(shí)將礦石煅燒,發(fā)生反應(yīng)如下:
① 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2
② 4 Fe1-xS + (7-3x) O2 → 2 (1-x) Fe2O3 + 4 SO2
(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 噸(礦石中無(wú)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 :1。
(3)煅燒礦石時(shí),為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2,需通入過(guò)量20%的空氣(其中N2與O2的體積比為4:1,假設(shè)無(wú)其他氣體成分),計(jì)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(cè)得生成S單質(zhì)2.4g,F(xiàn)eCl2 0.425mol,且溶液中無(wú)Fe3+,計(jì)算Fe1-xS中的x值(礦石中其他成分不與鹽酸反應(yīng))。
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