Question

【题目】设空气中N2、O2的体积分数分别为0.8和0.2。在沸腾炉中将硫铁矿用空气中充分煅烧： 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

(1)所得气体中SO2的体积分数不超过_______%（保留一位小数）。

(2)若从接触室出来的气体中SO2、O2、N2、SO3的体积比为0.5：1：20：x，则x=_______，此时反应中SO2的转化率为_______%（保留一位小数）。

(3)在实际生产中，在接触室SO2与O2的体积比以1︰4较为适宜。若沸腾炉通入接触室的炉气中SO2、O2、N2的体积比为8：1：48，其流速为2.5m3/s, 则再往接触室里通入的空气的流速应为_______m3/s（保留一位小数；气体体积在同温同压下测定）。

(4)从吸收塔出来的气体用一定量氨水吸收，得到的铵盐产品是(NH4)2SO3和NH4HSO3的混合物。取不同质量的铵盐，分别加入x mol/L的50.00mL NaOH溶液中，经沸水浴（此温度下铵盐自身不分解）加热使氨气全部逸出，干燥后用浓硫酸完全吸收。实验数据如下：

实验次数	铵盐质量(g)	浓硫酸增加的质量(g)
第一次	1.570	0.340
第二次	3.140	0.680
第三次	4.710	0.510
第四次	6.280	0

①该铵盐中(NH4)2SO3和NH4HSO3的物质的量之比为___________。

②试求x的值：________________

Answer 1

【答案】15.4% 8 94.1 6.8 1:2 1.2

【解析】

（1）根据体积分数的定义解析；

（2）列出三段式，用求出反应的二氧化硫；

（3）根据反应前后的氧气差，求出应加入和空气的量，再根据速率比等于物质的量之比求角；

（4）本反应历程是：OH－首先是和NH4HSO3中的H＋反应，随后有多的OH－再和NH4＋反应放出氨气，所以随着铵盐的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨气的量会为0．浓硫酸增加的质量就是氨气的质量．第一次和第二次放出的氨气的量是一样的，所以说第一次肯定是OH－的量过量．利用第二次的量计算（因为是OH－不足）。

（1）设1mol空气中N2、O2的分别为0.8mol和0.2mol，由4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ，0.2molO2可获得SO2为 ，所得气体中SO2的体积分数不超过 =15.4%（保留一位小数）。

故答案为：15.4%；

（2）若从接触室出来的气体中SO2、O2、N2、SO3的体积比为0.5：1：20：x，则：

，x=8，此时反应中SO2的转化率为 =94.1%（保留一位小数）。

故答案为：8；94.1；

（3）在实际生产中，在接触室SO2与O2的体积比以1︰4较为适宜。若沸腾炉通入接触室的炉气中SO2、O2、N2的体积比为8：1：48，其流速为2.5m3/s, 则通入的空气中的氧气为8×4-1=31，空气为31×5=155， 则再往接触室里通入的空气的流速应为v=6.8m3/s（保留一位小数；气体体积在同温同压下测定）。

故答案为：6.8；

（4）本反应历程是：OH－首先是和NH4HSO3中的H＋反应，随后有多的OH－再和NH4＋反应放出氨气，所以随着铵盐的量的增大，NH4HSO3的量也增大，放出的氨气的量会为0，浓硫酸增加的质量就是氨气的质量，第一次和第二次放出的氨气的量是一样的，所以说第一次肯定是OH－的量过量，利用第二次的量计算（因为是OH－不足）。

设：（NH4）2SO3的物质的量为a，NH4HSO3的物质的量为b，

116a+99b=3.140（质量守恒）…①

17（2a+b）=0.680（元素守恒）…②

解得a=0.010mol，b=0.020mol，即（NH4）2SO3和NH4HSO3的物质的量之比为1：2；

再根据（NH4）2SO3～2NaOH，NH4HSO3～NaOH，可算出x=1.2mol·L－1．

故答案为：1：2；1.2。