题目内容

11．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65.6%．
（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427.5t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？

分析 （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．

解答 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）×$\frac{64}{120}$=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%
$\frac{2×98t}{98%x}=\frac{120t}{500t×60%×（1-5%）×90%}$
解之得：x=427.5t，
故答案为：427.5t；
（3）设FeS2为1 mol，由3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2 可知，完全煅烧需要的n（O2）=1mol×$\frac{8}{3}$，生成n（SO2）=2 mol，需要空气物质的量n（空气）=$\frac{8}{3}$mol÷0.2=$\frac{40}{3}$mol，反应炉气物质的量为2mol+$\frac{40}{3}$mol×$\frac{4}{5}$=$\frac{38}{3}$mol，则炉气中SO2最大体积分数：SO2%=$\frac{2mol}{\frac{38}{3}mol}$×100%=15.8%，
答：所得炉气中SO2的体积分数为15.8%；
（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可知，消耗氧气为11mol×$\frac{11}{8}$，故富氧空气中的氧气物质的量为11mol×$\frac{11}{8}$+9mol=$\frac{193mol}{8}$，则富氧空气中的氧气的体积分数为：$\frac{\frac{193}{8}mol}{\frac{193mol}{8}+80mol}$×100%=23.2%，
答：富氧空气中的氧气体积分数为23.2%．

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，题目计算量大、过程复杂，为易错题目，注意赋值法的应用，难度中等．

练习册系列答案
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15．下列氧化还原反应中，水作为还原剂的是（　　）
A．3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2B．3NO2+H2O═2HNO3+NO
C．2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑D．2F2+2H2O═4HF+O2
2．下列物质中，不能使酸性KMnO4溶液褪色的物质是（　　）
①②乙烯③SO2          ④氯乙烯
⑤CH2═CH-COOH    ⑥苯          ⑦聚乙烯．
A．①⑥⑦B．①③④⑥C．①④⑦D．①③⑥⑦
19．工业上由钛铁矿（主要成份为FeTiO3，含Fe2O3、SiO2等杂质）制备TiO2的有关反应包括：
酸溶 FeTiO3（s）+2H2SO4（aq）=FeSO4（aq）+TiOSO4（aq）+2H2O（l）
水解 TiOSO4（aq）+2H2O（l）$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$ H2TiO3（s）+H2SO4（aq）
简要工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）FeTiO3中铁的化合价为+2．
（2）试剂A为铁粉．
（3）钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO2产率降低，原因是由于TiOSO4容易水解，若温度过高，则会有较多的TiOSO4水解为固体H2TiO3，而经过滤进入FeSO4•7H2O中，导致TiO2产率降低．
（4）取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+．这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是Fe2O3（填化学式）．
6．通过资源化利用的方式将CO2转化为具有工业应用价值的产品，是一种较为理想的减排方式．
（1）图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图．回答下列问题：
①一段时间后，②池中溶液的pH降低．  （填“升高”、“降低”或“不变”）②一段时间后，①池中n（KHCO3）减少的原因是电解池的阴极上发生二氧化碳得电子的还原反应，即CO2+8H++8e-═CH4+2H2O，一段时间后，氢离子减小，氢氧根浓度增大，氢氧根会和①池中的碳酸氢钾反应，所以n（KHCO3）会减小（用有关的方程式和简要的文字说明）．
③铜电极的电极反应式为CO2+8H++8e-═CH4+2H2O．
（2）高温电解技术能高效实现下面反应：+HO$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$+H+O
该反应的工作原理示意如图：写出CO2在电极a放电的反应式CO2+2e-═CO+O2-．
16．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：
可能用到的有关数据如下：
相对分子质量密度（g/cm3）沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
合成反应：
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸．b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃．
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙
颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g．
回答下列问题：
（1）装置a的名称是圆底烧瓶．
（2）加入碎瓷片的作用是防止暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是B（填正确答案标号）．A．立即补加    B．冷却后补加       C．不需补加         D．重新配料
（3）分液漏斗在使用前须清洗干净并检漏；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的上口倒出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（4）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是吸收水．
（5）在环己烯粗产物蒸馏过程中，可能用到的仪器有ABE（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶    B．温度计    C．漏斗     D．球形冷凝管    E．接收器
（6）本实验所得到的环己烯产率是61%．（保留两位有效数字）
3．下列各组离子在溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．pH=0的溶液：K+、Ca2+、HCO3-、NO3-
B．存在较多的Na+、SO42-、OH-、的溶液中：Mg2+、Ba2+、Br-
C．使紫色石蕊变蓝的溶液：K+、Na+、CH3COO-、SO42-
D．由水电离出的c（H+）为1×10-10 mol/L溶液中：K+、Fe2+、SO42-、NO3-
20．制备金属钠的化学方程式：2NaCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Na+Cl2↑．
1．区别稀盐酸和氯化钠溶液应选用的方法是（　　）
A．滴加硝酸银溶液B．滴加碳酸钠溶液C．滴加氯化钡溶液D．滴加酚酞试液

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