Question

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+11O₂

燃烧

2Fe₂O₃+8SO₂
②SO₂+2Fe³⁺+2H₂O→SO₄^2-+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1000t该黄铁矿生产出997.9t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10³ 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．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）可得关系式：5FeS₂～10SO₂～20Fe²⁺～4MnO₄^-，令样品中FeS₂的质量分数是x，根据关系式列方程计算样品中FeS₂的质量分数；
（2）根据S原子守恒可得关系式：FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄～2（NH₄）₂SO₄，设制取硫酸铵时硫酸的利用率为y，各利用率都转化为FeS₂的利用率，根据关系式列方程计算；
（3）设生成8molSO₂，则参加反应的氧气为11mol，实际通入的O₂为1.2×11mol，所需空气中氮气为4.8×11mol，再计算反应后得到的混合气体各组分物质的量，据此计算；
（4）假设需要浓硫酸的质量为mg，用m表示浓硫酸中硫酸、水的质量，进而计算二者物质的量，根据水的物质的量计算吸收三氧化硫后生成的硫酸的物质的量，根据三氧化硫的体积分数计算1000m³出口气体中三氧化硫的体积，再根据n=

V

Vm

计算SO₃的物质的量，进而计算吸收后剩余的三氧化硫的物质的量，根据发烟硫酸中H₂SO₄和SO₃的质量关系列方程计算．

解答： 解：（1）令样品中FeS₂的质量分数是x，则：
 5FeS₂～10SO₂～20Fe²⁺～4MnO₄^-       
 5×120g              4mol
 2xg           0.025L×0.336mol/L
所以600g：2x g=4mol：0.025L×0.336mol/L
解得x=0.630
故答案为：0.630；
（2）设制取硫酸铵时硫酸的利用率为y，则：
      FeS₂～2SO₂～2H₂SO₄～2（NH₄）₂SO₄，
       120                    264
1000t×0.63×0.8×y            997.9t
120：264=1000t×0.63×0.8×y：997.9t
解得y=0.900
故答案为：0.900；
（3）设生成8molSO₂，则参加反应的氧气为11mol，故实际通入的O₂为1.2×11mol，所需空气中氮气为4.8×11mol，反应后得到的混合气体中：8molSO₂，N₂为4.8×11mol，O₂为0.2×11mol，
故SO₂的体积分数为：

8mol

8mol+4.8×11mol+0.2×11mol

=0.127，
故答案为：0.127；
（4）假设需要浓硫酸的质量为mg，则浓硫酸中硫酸的质量为mg×0.98=0.98mg，物质的量为

0.98m g

98g/mol

=0.01m mol，
浓硫酸中水的质量为mg-0.98mg=0.02mg，物质的量为

0.02m g

18g/mol

=

0.01m

9

mol，故吸收三氧化硫后生成的硫酸的物质的量为

0.01m

9

mol，发烟硫酸中硫酸的物质的量为0.01m mol+

0.01m

9

mol=

0.1m

9

mol，
1000m³出口气体中三氧化硫的体积为1000m³×0.0672=67.2m³=67200L，SO₃的物质的量为

67200L

22.4L/mol

=3000mol，被水吸收后剩余的三氧化硫的物质的量为3000mol-

0.01m

9

mol，
故

0.1m

9

mol×98g/mol：（3000mol-

0.01m

9

mol）×80g/mol=（1-0.2）：0.2，解得m=664615g=664.6t，
答：吸收1000m³出口气体所需要的0.98的硫酸的质量为664.6t．

点评：本题考查根据方程式的计算，题目计算量较大，过程复杂，为易错题目，注意利用关系式与原子守恒进行的解答，难度较大．