Question

黄铁矿是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料。某化学兴趣小组对某黄铁矿石（主要 成分为FeS₂)进行硫元素含量测定的实验探究及工业生产硫酸的探究。
I ．将m1,g该黄铁矿样品（杂质中不含硫和铁）放入如下图所示装置（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。石英管中发生反应的化学方程式为：4FeS₂ + 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

II反应结束后,将乙瓶中的溶液进行如下处理

（1）I中，乙瓶内发生反应的离子方程式有____________、__________。
（2）II中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是____________________________
（3）该黄铁矿石中硫元素的质量分数为____________________________
（4）简述在催化反应室中设置热交换器的目的：______________。
（5）工业生产中常用氨——硫酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染、废物利用的目的,用 两个化学方程式表示其反应原理_______________、______________

Answer 1

（15分）
（1）SO₂ + 2OH^-＝SO₃^2- + H₂O （2分）2SO₃^2-+ O₂＝ 2SO₄^2-（2分）
（2）使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2- （2分）（3）×100%
（4）利用SO₂氧化为SO₃时放出的热量来预热即将参加反应的SO₂和O₂等（2分）
SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．（2分）

试题分析：（1）乙中二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，离子方程式为 SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠，离子方程式为2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，故答案为： SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；（2）为使亚硫酸根离子完全转化为硫酸根离子，加入的双氧水要足量，故答案为：使SO₃^2-完全氧化为SO₄^2-；（3）最终所得沉淀是硫酸钡，根据硫原子守恒得硫的质量，设硫的质量为x，
S-----BaSO₄
32g   233g
x     m₂g  
x=g  质量分数=×100%＝×100%
（4）在S0₂催化氧化设备中设置热交换器，把不同温度之间的气体进行热交换，可预热反应气体，冷却生成气体，可起到充分利用能源的目的，（5）工业生产中常用氨-酸法进行尾气脱硫，即先用氨水吸收，再用浓硫酸处理．先用氨水吸收时，发生反应：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，再用浓硫酸处理时，发生反应：（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，以达到消除污染、废物利用的目的．
故答案为：SO₂+2NH₃?H₂O═（NH₄）₂SO₃，（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．