Question

【题目】硫铁矿又称黄铁矿，是生产硫酸的原料，其主要成分为FeS2.850℃～900℃时，硫铁矿在氧气中煅烧，可能发生下列反应（假设空气中的N2和O2体积比为4：1）①3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 ②4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2
（1）含硫35%的硫铁矿样品（杂质不含硫），其FeS2的含量为 ．
（2）某硫酸厂每天用含FeS260%的硫铁矿500t生产硫酸，如果在沸腾炉内损失5%的硫，SO2的转化率为90%．每天能生产98%的硫酸吨
（3）硫铁矿煅烧过程中空气用量不同时，发生反应和生成炉气中SO2含量也不同，含FeS2 72%的硫铁矿在空气中煅烧并按反应①完全反应，列式计算炉气中的SO2的体积分数最大为多少？
（4）为确保SO2转化为SO3的转化率，某硫酸厂使用富氧空气（空气中加纯氧）煅烧硫铁矿，炉气中SO2和O2的体积分数分别达到11%和9%，FeS2完全转化为Fe2O3 ， 列式计算富氧空气中的氧气体积分数为多少？

Answer 1

【答案】
（1）65.6%
（2）427.5t
（3）解：设FeS2为1mol，由3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 可知，完全煅烧需要的n（O2）=1mol× ，生成n（SO2）=2 mol，需要空气物质的量n（空气）= mol÷0.2= mol，反应炉气物质的量为2mol+ mol× = mol，则炉气中SO2最大体积分数：SO2%= ×100%=15.8%，

答：所得炉气中SO2的体积分数为15.8%；

（4）解：设炉气为100mol，则SO2为11mol、O2为9mol，氮气为100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根据4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2可知，消耗氧气为11mol× ，故富氧空气中的氧气物质的量为11mol× +9mol= ，则富氧空气中的氧气的体积分数为： ×100%=23.2%，

答：富氧空气中的氧气体积分数为23.2%．

【解析】解：（1）硫铁矿中硫元素含量=FeS2的含量×FeS2中S元素质量分数，则w（FeS2）× =35%，解得w（FeS2）=65.6%，故答案为：65.6%；（2）设可得98%的浓硫酸的质量为x，根据硫守恒得： 2H2SO4～FeS2
2×98t 120t
98%x 500t×60%×（1﹣5%）×90%

解之得：x=427.5t，
故答案为：427.5t；
（1）FeS2的质量分数×FeS2中S元素质量分数=硫铁矿样品中S元素质量分数；（2）由硫元素守恒，可得关系式：2H2SO4～FeS2 ， 把每一步的利用率、损失率都转化为FeS2的利用率，再结合关系式计算；（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）设炉气为100mol，则SO2为11mol、O2为9mol，氮气为100mol﹣11mol﹣9mol=80mol，根据4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2计算消耗氧气物质的量，进而是计算富氧空气中的氧气体积分数．