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黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.-高三化学

题目简介

黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.-高三化学

题目详情

黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.3360mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液25.00mL。
已知：①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
②SO2＋2Fe3＋＋2H2O→SO42－＋2Fe2＋＋4H＋
③MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋→Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
（1）样品中FeS2的质量分数是           。(用小数表示，保留三位，下同)
（2）煅烧1000 t该黄铁矿生产出997.9 t硫酸铵，若黄铁矿制取硫酸时的利用率为0.800，则在制取硫酸铵时硫酸的利用率为           。
（3）为使黄铁矿充分燃烧，工业上使用过量空气（设空气中O2的体积分数为0.200），当空气过量20%时，煅烧后气体中SO2的体积分数是多少？
（4）若接触室导出的气体中含体积分数为0.0672的SO3。把出口气体送进吸收塔，用质量分数为0.980的硫酸吸收，可得到“发烟H2SO4”（H2SO4和SO3的混合物，其中含质量分数为0.200的SO3）。计算吸收106 m3出口气体（已折算为标准状况）所需要质量分数为0.980的硫酸的质量。
题型：计算题难度：中档来源：不详

答案

（1）0.630       （2）0.900       （3）0.127         （4）664.6 t  

试题分析：
（1）由方程式得关系式为5FeS2～10SO2～20Fe2＋～4MnO4－.n(KMnO4)= 0.3360mol/L×0.025L=0.0084mol，所以n(FeS2)= (5÷4)×0.0084mol=0.0105mol。m(FeS2)= 0.0105mol×120g/mol=1.26g.样品中FeS2的质量分数是1.26g÷2.000g=0.630.
（2）1000 t该黄铁矿含纯净物的物质的量为（1000 t×0.630×106g/t）÷120g/mol×2=5.25×106mol.假设在制取硫酸铵时硫酸的利用率为X,则根据S元素守恒可得：5.25×106mol×0.800×X×2="(997.9" t×106g/t)÷132g/mol。解得X=0.900。
（3）假设有4mol的FeS2发生反应，根据方程式4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2可知产生了8mol 的SO2需要消耗11mol O2,因为空气中O2的体积分数为0.200，所以需要空气的物质的量为11mol÷0.200="55mol," 若空气过量20%，则实际通入的空气的物质的量为55mol×120%=66mol.由方程式可知若有11mol O2参加反应，由反应前到反应后气体的物质的量减少3mol.所以反应后气体的总物质的量为66-3=63mol.对于气体来说，气体的体积比就是它们的物质的量的比。所以煅烧后气体中SO2的体积分数是8mol÷63mol=0.127.
（4）假设需要质量分数为0.980的硫酸的质量为X，其中硫酸的物质的量为0.980X÷98=0.010X，水的物质的量为0.020X÷18=0.0011X。则通入SO3气体发生反应：H2O+SO3=H2SO4产生的硫酸消耗的SO3的物质的量为0.0011X。106 m3出口气体SO3的物质的量为：n(SO3)="(" 0.0672×106 m3×103L/m3) ÷22.4 L/mol= 3×106 mol.，那么得到的得到“发烟H2SO4”中含有SO3的物质的量为(3×106-0.0011x)mol. 由于得到“发烟H2SO4”中含质量分数为0.200的SO3。所以(3×106-0.0011x)mol×80g/mol÷(x+3×106mol×80g/mol)=0.2.解得x=664.6×106g=664.6 t。

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