题目内容
【题目】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0.1000g样品在空气中充分燃烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00ml。已知:
SO2+Fe3++2H2O=SO42-+Fe2++4H+ Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
(1)样品中FeS2的质量分数 (假设杂质不参加反应)。
(2)若燃烧6gFeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4放出13.03kJ热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式 。
(3)煅烧10t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况)为 L,制得98%的硫酸的质量为 t,SO2全部转化为SO3时放出的热量是 kJ。
【答案】(1)90%(2)SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l) △H=-130.3kJ/mol
(3)3.36×106 15 3.43×107
【解析】
试题分析:(1)取0.1000g样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.02000mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00mL.
依据反应过程得到定量关系为:3FeS2~6SO2~12Fe2+~2Cr2O72-,假设硫化亚铁物质的量为x,则:3FeS2~6SO2~12Fe2+~2Cr2O72-,
3 2
x 0.02000mol/l×0.02500L
x=0.00075mol;
所以样品中FeS2的质量分数=×100%=90%;
(2)灼烧6g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83kJ热量,依据硫元素守恒n(S)=2n(FeS2)=6g÷120g/mol×2=0.1mol,产生的0.1molSO3与水全部化合生成H2SO4,放出13.03kJ热量,1molSO3与水全部化合生成H2SO4,放出130.3kJ,SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式为:SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(l);△H═-130.3 kJ/mol;
(3)煅烧10t上述黄铁矿,含有FeS2的质量=10×106×90%=9×106g,物质的量=9×106g÷120g/mol=7.5×104mol,依据硫元素守恒,理论上产生SO2的体积=7.5×104mol×2×22.4L/mol=3.36×106 L;理论上得到硫酸物质的量为7.5×104mol×2=1.5×105mol,质量=1.5×105mol×98g/mol=1.47×107g;制得98%的硫酸质量=1.47×107g÷98%=1.5×107g=15t;依据(2)可知,0.1mol二氧化硫全部反应生成三氧化硫放热9.83kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出13.03kJ热量,1.5×105molSO2全部转化为H2SO4时放出的热量=1.5×105mol×98.3KJ/mol+1.5×105mol×130.3KJ/mol=3.429×107KJ。