Question

7．硫铁矿又称黄铁矿，是生产硫酸的原料，其主要成分为FeS₂．850℃～950℃时，硫铁矿在空气中煅烧，可能发生下列反应（设空气中N₂与O₂体积比为4：1）：
3FeS₂+8O₂→Fe₃O₄+6SO₂             ①
4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂           ②
（1）含硫35%的硫铁矿样品（杂质不含硫），其FeS₂的含量为65.6%．
（2）设1t纯净的FeS₂按②式完全反应，产生标准状况下SO₂373.3 m³．
（3）为使FeS₂煅烧完全生成Fe₂O₃，工业上使用过量空气，当空气过量20%时，所得炉气中SO₂的体积分数为多少？
（4）480g纯净的FeS₂在空气中完全反应，若所得固体中，Fe和O的物质的量之比n（Fe）：n（O）=4：a，此时消耗空气为bmol．试写出b与a的关系式b=2.5a+40．

Answer 1

分析 （1）硫元素含量=FeS₂的含量×FeS₂中S元素质量分数；
（2）根据方程式计算生成二氧化硫的体积；
（3）设FeS₂为1 mol，计算完全煅烧需要的n（O₂）、生成的n（SO₂），结合空气中氧气含量计算过量20%所需空气物质的量，计算炉气的物质的量，进而计算SO₂体积分数；
（4）bmol空气所含氧气为：n （O₂）=0.2bmol，根据S原子守恒计算SO₂的物质的量，根据O原子守恒计算固体中O原子物质的量，再结合固体中Fe、O原子数目之比计算．

解答 解：（1）硫元素含量=FeS₂的含量×FeS₂中S元素质量分数，故FeS₂的含量为$\frac{35%}{\frac{64}{120}}$=65.6%，
故答案为：65.6%；
（2）设生成二氧化硫的体积为V m³，则：
4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂
480g                 8×22.4L
10⁶g                 1000V L
故480g：10⁶g=8×22.4L：1000V L
解得V=373.3，
故答案为：373.3；
（3）设FeS₂为1 mol，由4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂ 可知，完全煅烧需要的n（O₂）=1mol×$\frac{11}{4}$=2.75 mol，生成n（SO₂）=2 mol；
过量20%所需空气为：n（空气）=2.75mol÷0.2×1.2=16.5 mol，
SO₂体积分数为：SO₂%=2mol÷（16.5+2-2.75）mol=12.7%，
答：所得炉气中SO₂的体积分数为12.7%；
（4）bmol空气所含氧气为：n （O₂）=0.2bmol；480 g纯净的FeS₂为$\frac{480g}{120g/mol}$=4mol，完全反应生成8molSO₂，故存在于固体中的n （O）=（0.2b-8）×2mol，则：n （Fe）：n （O）=4：a=4：（0.2b-8）×2，故b=2.5a+40，
故答案为：b=2.5a+40．

点评 本题考查化学方程式计算，侧重考查学生的分析计算能力，注意对基础知识的理解掌握，难度不大．