题目内容

【题目】硫酸是重要的化工生产原料,工业上常用硫铁矿焙烧生成SO2,SO2氧化到SO3,再用98.3%左右的浓硫酸吸收SO3得到“发烟”硫酸(H2SO4·SO3)。最后用制得的“发烟”硫酸配制各种不同浓度的硫酸用于工业生产。

完成下列计算:

(1)1kg98%的浓硫酸吸收SO3后,可生产___kg“发烟”硫酸。

(2)“发烟”硫酸(H2SO4·SO3)溶于水,其中SO3都转化为硫酸。若将890g“发烟”硫酸溶于水配成4.00L硫酸,该硫酸的物质的量浓度为___mol/L。

(3)硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下:3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO24FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

①1吨含FeS280%的硫铁矿,理论上可生产多少吨98%的浓硫酸__?

②若24molFeS2完全反应耗用氧气1467.2L(标准状况),计算反应产物中Fe3O4与Fe2O3物质的量之比___。

(4)用硫化氢制取硫酸,既能充分利用资源又能保护环境,是一种很有发展前途的制备硫酸的方法。硫化氢与水蒸气的混合气体在空气中完全燃烧,再经过催化氧化冷却制得了98%的浓硫酸(整个过程中SO2损失2%,不补充水不损失水)求硫化氢在混合气中的体积分数___。

【答案】1.978kg 2.5mol/L 1.33吨 2:9 0.918

【解析】

(1)1kg 98%的浓硫酸中H2SO4的质量为1kg×98%=0.98g,故H2O的质量为1kg-0.98g=0.02kg,由H2O+SO3=H2SO4,可知生成H2SO4的质量为0.02kg×,故H2SO4总质量=0.98g+0.02kg×=kg,根据关系式H2SO4~H2SO4SO3,可知得到发烟硫酸质量为:kg×=1.978kg,故答案为:1.978;

(2)H2SO4SO3的物质的量为=5mol,根据硫元素守恒n(H2SO4)=2n(H2SO4SO3)=10mol,该硫酸的物质的量浓度为=2.5mol/L,故答案为:2.5;

(3)①设理论上可生产x吨98%的浓硫酸,则:

所以120:2×98=1吨×80%:x吨×98%,解得x=1.33答:理论上可生产1.33吨98%的浓硫酸;

②根据硫元素守恒,n(SO2)=2n(FeS2)=48mol,消耗氧气物质的量为65.5mol,设Fe3O4、Fe2O3物质的量分别为xmol、

ymol,根据Fe原子守恒、O原子守恒,则:

解得:,故Fe3O4、Fe2O3物质的量之比为2:9,答:反应产物中Fe3O4与Fe2O3物质的量之比为2:9;

(4)98%的浓硫酸中H2SO4、H2O的物质的量之比为,98%的浓硫酸化学式可以表示为H2SO4,H2O,假设硫化氢为amol,整个过程中SO2损失2%,则S元素利用率为98%,根据S元素守恒,H2SO4,H2O的物质的量amol×98%,根据H原子守恒,硫化氢与水蒸气总物质的量为amol×98%×(1+)=,故硫化氢的体积分数为,答:0.918。

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