题目内容
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。
(1)0.630 (2)0.900 (3)0.127 (4)664.6 t
解析试题分析:
(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。
考点:考查关于硫铁矿的纯度、物质的产率等有关计算的知识。
用Na2CO3固体配制1mol/L的Na2CO3溶液100mL。
(1)供选用的仪器有:①玻璃棒;②胶头滴管;③酒精灯;④100mL容量瓶;⑤250mL量筒;⑥天平;⑦50mL烧杯;应选用的仪器(填编号) 。
(2)应称取Na2CO3的质量为 g;若称量时砝码和物品放反了,则实际称量的Na2CO3的质量为 g 。
(3)下列操作,会引起所配溶液浓度偏高的是( )
A.称取的Na2CO3固体中有杂质 |
B.溶解Na2CO3固体时,因搅拌剧烈使烧杯中的溶液溅出少量 |
C.没有洗涤烧杯及玻璃棒 |
D.定容时发现液面高于刻度线,用胶头滴管吸出多余的溶剂 |
F、定容时俯视刻度线
G、定容摇匀后,发现液面低于刻度线,再加至刻度线
(4)取所配Na2CO3溶液20ml,向其中滴加足量的稀盐酸,可得到标况下的气体 L,将得到的气体全部通入足量的澄清石灰水,充分反应后,将沉淀过滤,洗涤,干燥,最后可得固体 g。
下表是用沉淀法测定KHCO3和Na2CO3混合物的组成的相关数据。实验过程是每次称取一定质量的样品溶于水制成溶液,向其中滴加相同浓度的Ba(OH)2溶液,每次实验均充分反应。实验记录见下表:
实验次数 | 称取样品的 质量/g | 所加Ba(OH)2 溶液的体积/L | 测得生成沉淀 的质量/g |
1 | 0.518 | 0.5 | 0.985 |
2 | 1.036 | 0.5 | |
3 | 1.554 | 0.5 | 2.955 |
4 | 2.072 | 0.5 | 3.940 |
5 | 2.590 | 0.5 | 3.940 |
6 | 3.108 | 0.5 | 3.940 |
(1)第2次实验中产生沉淀多少克?请将结果填在表格相应空格中。
(2)样品中KHCO3和Na2CO3的物质的量之比是 。
(3)室温下,取上述Ba(OH)2溶液50 mL,加入0.05 mol·L-1的盐酸,反应后所得溶液的pH=2,求所加盐酸的体积(混合时不考虑溶液体积变化,写出计算过程)。