Question

【题目】黄铁矿（主要成分为FeS2，杂质不含硫元素）是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料。化学课外活动小组为测定某黄铁矿中FeS2含量进行了如下的实验探究（假设每步反应均完全）。

【查阅资料】

①4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2

②Na2SO3+H2O2＝Na2SO4+H2O

③Na2SO4+BaCl2＝BaSO4 ↓+2NaCl

④Na2CO3+BaCl2＝BaCO3 ↓+2NaCl

【实验探究】

Ⅰ. 称取1.60 g黄铁矿样品放入下图所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。

Ⅱ. 反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：

【问题讨论】

（1）Ⅰ中装置中甲瓶内盛放的试剂是氢氧化钠溶液，其作用是____________。

【含量测定】

（2）Ⅱ中最终得到的4.66g固体是_________（填物质的化学式）。

（3）计算该黄铁矿中FeS2的质量分数。_________（请写出计算过程）

【交流反思】

（4）如果缺少甲装置，则最终测得FeS2的质量分数将会_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（5）Ⅱ中证明所加BaCl2溶液过量的方法是_________________。

【拓展应用】

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下所示：

（6）接触室中发生反应的化学方程式为_________________。化学实验室现有质量分数为98%的浓硫酸，但在实验中常需要用到较稀的硫酸。要把100g上述浓硫酸稀释成质量分数为10%的硫酸，需要水的质量是________g，稀释时，应将_________沿烧杯内壁慢慢注入_______中，并不断用玻璃棒搅拌。硫酸是一种重要的化工产品，用途十分广泛，请写出稀硫酸的一种用途_______________。

（7）依据生产硫酸的工艺流程图，下列说法正确的是________（填字母）。

A．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎

B．催化剂能够提高SO2的反应速率和产量

C．SO2可做为生产硫酸的原料循环再利用

D．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

Answer 1

【答案】 吸收空气中的二氧化碳 BaSO4 硫元素的质量：4.66g*32/233=0.64g

FeS2的质量：0.64g/64/120=1.2g

1.2g/1.6g*100%=75% 偏大 取滤液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，若没有白色沉淀，则氯化钡过量。（合理即可） 2SO2+O22SO3 880 浓硫酸 水 详见解析 ACD

【解析】 (1). 吸收二氧化碳用氢氧化钠溶液。 (2).黄铁矿样品中含硫元素，高温灼烧时产生二氧化硫气体，二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠被过氧化氢氧化为硫酸钠，

Na2SO4+ BaCl2=2NaCl+BaSO4↓，故4.66g固体是硫酸钡沉淀。（3）设该黄铁矿中FeS2的质量分数为x，物质之间的对应关系是：

FeS2-------2Na2S O4-------2BaSO4

120 2×233

1.60 g×x 4.66g

= 解得x=75%

（4）如果缺少甲装置，生成的沉淀中将混有碳酸钡沉淀，使沉淀质量增多，被当成硫酸钡沉淀计算。（5）取滤液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，若没有白色沉淀生成，则说明氯化钡过量。 (6). 接触室内二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫。溶液稀释前后溶质的质量相等，设需要水的质量是x，100g×98%=（100g+x）×10%，解得x= 880g ，稀释浓硫酸的操作步骤是：酸入水，沿内壁，慢慢倒，不断搅。稀硫酸可以除铁锈。（7）A．反应物之间接触面积越大，反应越充分，正确；B．催化剂只是改变反应速率，不影响生成物的质量，错误；C．SO2是生产硫酸的原料之一，可循环再利用，正确；D．沸腾炉排出的矿渣中含铁元素，可供炼铁，正确。故选ACD。