20.硫鐵礦高溫下空氣氧化產生二氧化硫:4FeS2+11O2→8SO2+2Fe2O3
設空氣中N2、O2的含量分別為0.800和0.200(體積分數(shù),以下氣體含量均用體積分數(shù)表示),試完成下列各題:
(1)1.00mol FeS2完全氧化,需要空氣的體積(標準狀況)為 L
(2)55L空氣和足量FeS2完全反應后,氣體體積(同溫同壓)變?yōu)?u> L
(3)用空氣氧化FeS2產生的氣體混合物中,O2的含量為0.0800,計算SO2的含量。
(4)設FeS2氧化產生的氣體混合物為100L,其中O2為aL,SO2為bL。
① 寫出a和b的關系式
② 在右圖中畫出a和b的關系曲線(FeS2氧化時,空氣過量20%)
說明:為方便作圖,縱坐標用13b表示
命題意圖:主要考查對元素化合物知識與生產實際的聯(lián)系,考查學生嚴密的分析能力、和逆向思維能力及完整的解綜合試題的能力,該題是圖、數(shù)結合的由若干小題組合的綜合計算,逐題深入,靈活性強,意在考查學生分析問題和解決問題的實際能力。
解析:(1)4FeS2 → 11O2
4 11 所需O2體積為:
1 mol mol
(2)11O2 → 8SO2
11 8
L y y=
生成的氣體體積為:
(3)設SO2為X(體積分數(shù)),
11O2 → 8SO2
11 8
x
O2的總體積為:(+0.0800) ; N2的總體積為:(+0.0800);若混合氣體的總體積為1,則N2的總體積也可表示為:1-0.0800-X
所以有:4×(11×X/8+0.0800)=1-0.0800-X
X=0.0923
(4)①FeS2氧化產生的氣體混合物為100L,其中O2為a L,SO2為b L,則反應的O2為,N2為 4()L,固有:4()+ a + b =100 解之得:
13b=200-10a
②由一次函數(shù)列表為:
橫坐標(a)L |
20 |
10 |
3 |
縱坐標13b |
0 |
100 |
170 |
2.24
1.12
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 a
5.60
2.24
1.12
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 a
[解析]這是一道綜合題,題中涉及了混合物反應的計算,過量問題的計算、計算推斷、數(shù)據(jù)缺省型的計算、范圍討論計算及數(shù)形結合計算等。
答案:(1)略。由表中數(shù)據(jù)分析可知第一份、第二份樣品進行實驗時H2SO4足量,從而求算得出(2)C和(3)n(Na2S2O3):n(Na2SO3):n(Na2SO4)=4:1:1.
(4)由表中數(shù)據(jù)分析可知第三份實驗中H2SO4量不足,求出C(H2SO4)=5.0mol/L。
(5)m樣品/m1=63g/12.60g=5,因此63g樣品中含Na2S203 0.2mol, Na2S03和Na2S04各0.05mol,H2SO4與之恰好完全反應時需0.25mol,體積為0.05L。因此當0<a<0.05L時,b=V(SO2)=112aL 當a≥0.05L時,b=V(SO2)=5.6L
圖象為
b(L)
3.36
4.48
5.60
6.72
19. Na2S2O3•5H2O(俗稱海波)是照相業(yè)常用的一種定影劑,常采用下法制備:將亞硫酸鈉溶液與硫粉混合共熱,生成硫代硫酸鈉Na2SO3+S=Na2S203,濾去硫粉,再將濾液濃縮、冷卻,即有Na2S2O3•5H2O晶體析出,該法制得的晶體中常混有少量Na2SO3和Na2SO4的雜質。
為測定一種海波晶體樣品的成分,某同學稱取三份質量不同的該樣品,分別加入相同濃度的H2SO4溶液20mL,充分反應后濾出硫,并將濾液微熱(假定生成的SO2全部逸出),測得有關實驗數(shù)據(jù)如下(標準狀況):
|
第一份 |
第二份 |
第三份 |
樣品的質量/g |
12.60 |
18.90 |
28.00 |
二氧化硫的體積/L |
1.12 |
1.68 |
2.24 |
硫的質量/g |
1.28 |
1.92 |
2.56 |
(1)樣品與硫酸可能發(fā)生反應的離子方程式為 ;
(2)根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析,該樣品 (填選項字母);
A、 只含有Na2S203
B、含有Na2S203和Na2S03
C、含有Na2S203 、Na2S03,和Na2S04三種成分
(3)試計算,該樣品中各成分的物質的量之比?
(4)所加硫酸溶液的物質的量濃度為 ;
(5)若將63g該樣品與一定量的該硫酸溶液微熱,欲計算生成SO2的體積,還需要提供的一個數(shù)據(jù)是(用a表示該數(shù)值,并注明單位) ;
試討論:當a在不同取值范圍時,SO2的體積b,并請在下圖中畫出b隨a的變化的曲線。
b(L)
18. 已知Cl-與Ag+,每次新生成的AgCl中又有10%見光分解成單質和Cl2,Cl2又可在水溶液中歧化成HClO3和HCl,而這樣形成的Cl-又與剩余的Ag+作用生成沉淀,這樣循環(huán)往復,直到最終,F(xiàn)有含1.1molNaCl的溶液,向其中加入足量AgNO3。求最終能生成多少克難溶物(Ag和AgCl)?若最后溶液體積為1L,求C(H+)為多少?
[解析]此題為運用數(shù)列知識解決化學問題的試題。發(fā)生反應為
Ag++Cl-=AgCl↓,2AgCl===2Ag+Cl2,3Cl2+3H2O=HClO3+5HCl由題意可知n(AgCl):n(Ag)=9:1,由2AgCl--Cl2--1/3HClO可知1molAgCl可轉化為HClO31/6mol,因此n(AgCl):n(Ag):n(HClO3)=9:1:1/6=54:6:1,總反應方程式為
60Ag++55Cl-+3H2O=54AgCl↓+6Ag↓+ClO3-+6H+,從而求出m(難溶物)=167.94g,C(H+)=0.12mol/L
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