Question

16．用含FeS₂75%的硫铁矿，生产122.5t硫酸．取生产的硫酸样品2.45g，用水稀释后与足量的BaCl₂溶液反应，可得到4.66gBaSO₄沉淀，若硫酸样品的密度为1.73g•mL^-1，求：
（1）该硫酸的质量分数和物质的量浓度．
（2）生产122.5t硫酸时所需硫铁矿的质量．

Answer 1

分析 （1）4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，根据硫元素守恒，得到关系式：FeS₂～2SO₂～2SO₂～2H₂SO₄，取该硫酸2.45克加入水中稀释，然后再与足量的氯化钡溶液反应，得到4.66g沉淀，沉淀是硫酸钡，物质的量是：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，硫酸和氯化钡反应方程式为H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄+2HCl，根据方程式知n（BaSO₄）=n（H₂SO₄）=0.02mol，则m（H₂SO₄）=0.02mol×98g/mol=1.96g，硫酸的质量分数=$\frac{{m}_{硫酸}}{{m}_{硫酸溶液}}$×100%；根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算该硫酸的物质的量浓度；
（2）根据硫元素守恒，得到关系式：FeS₂～2SO₂～2SO₂～2H₂SO₄，根据硫酸和黄铜矿的关系式计算黄铜矿的质量．

解答 解：（1）4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂，根据硫元素守恒，得到关系式：FeS₂～2SO₂～2SO₂～2H₂SO₄，取该硫酸2.45克加入水中稀释，然后再与足量的氯化钡溶液反应，得到4.66g沉淀，沉淀是硫酸钡，物质的量是：$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，硫酸和氯化钡反应方程式为H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄+2HCl，根据方程式知n（BaSO₄）=n（H₂SO₄）=0.02mol，则m（H₂SO₄）=0.02mol×98g/mol=1.96g，硫酸的质量分数=$\frac{{m}_{硫酸}}{{m}_{硫酸溶液}}$×100%=$\frac{1.96g}{2.45g}$×100%=80%；
该硫酸的物质的量浓度为：c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.73×80%}{98}$mol/L≈14.1mol/L，
答：该硫酸的质量分数为80%，物质的量浓度为14.1mol/L；
（2）根据硫元素守恒，得到关系式：FeS₂～2SO₂～2SO₂～2H₂SO₄，
设消耗黄铜矿的质量为x，
FeS₂～2SO₂～2SO₂～2H₂SO₄，
120                         196
75%x                      122.5t×80%
120：196=75%x：122.5t×80%
x=$\frac{122.5t×80%×120}{196×75%}$=80t
答：消耗80%黄铜矿的质量为80t．

点评 本题考查了化学方程式的计算，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意掌握关系式法在化学计算中的应用，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．