题目内容

8.某硫酸厂以硫铁矿为原料生产硫酸的过程如下:
生产过程化学反应反应情况
硫铁矿的煅烧4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO24%的硫元素损失而混入炉渣
催化氧化2SO2+O2$?_{△}^{催化剂}$2SO3SO2转化率为90%
SO3的吸收SO3+H2O=H2SO4SO3吸收率为100%
(1)现用100吨含硫40%的硫铁矿生产硫酸,可生产98%的浓H2SO4108吨.(除上述硫的损失外,忽略其它损失)
(2)将含Cu与CuO的混合物20.8g加入到50mL 18.4mol•L-1的浓H2SO4中,加热充分反应至固体物质完全溶解,冷却后将混合液稀释至1000mL,测得溶液中c(Cu2+)=0.3mol•L-1.试计算:
①反应放出的气体在标准状况下的体积(不考虑气体的溶解)是4.48L.
②稀释后的溶液中含有的c(H+)是0.84mol/L.

分析 (1)利用FeS2~2S~2H2SO4计算;
(2)①分别设出Cu与CuO的物质的量,根据质量为20.8g和反应后c(Cu2+)=0.3mol/L列方程组解得Cu与CuO的物质的量,Cu与浓硫酸反应放出气体,根据反应计算即可;
②用硫酸中氢离子的总量减去被Cu与CuO消耗掉的,即可求算出稀释后c(H+).

解答 解:(1)由S原子守恒可知,FeS2~2S~2H2SO4,则
FeS2~2S~2H2SO4,
120        2×98
100t×40%  x×98%
$\frac{120}{100t×40%}=\frac{2×98}{x×98%}$,解得x=108t,
故答案为:108;
(2)设混合物中Cu的物质的量为x,CuO的物质的量为y.
根据混合物为20.8g可有:64x+80y=20.8…①
根据混合液稀释至1000mL,c(Cu2+)=0.3mol/L,可有:x+y=0.3…②
解①②得:x=0.2mol、y=0.1mol,
①Cu与浓硫酸反应放出SO2气体,设生成气体的物质的量为amol,根据反应:
Cu+2H2SO4 (浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O
 1                         1
0.2mol                   amol
可得:$\frac{1}{0.2}=\frac{1}{a}$解得:a=0.2mol.
由于是标况下,故体积V=n•Vm=4.48L.
故答案为:4.48L;
②已知n(H2SO4)总=0.05L×18.4mol/L=0.92mol
n(H2SO4)反应=2x+y=0.5mol
n(H2SO4)余=0.92mol-0.5mol=0.42mol
故 c(H +)=0.42mol×2÷1L=0.84mol/L
故答案为:0.84mol/L.

点评 本题考查了物质的量浓度的相关计算,掌握公式的使用是解题的关键,难度不大.

练习册系列答案
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19.为了探究乙二酸的不稳定性,弱酸性和还原性.某化学兴趣小组设计了如下实验.
【查阅资料】乙二酸俗称草酸,草酸晶体(H2C2O4•2H2O)在100°C时开始升华,157°C时大量升华并开始分解;草酸蒸气在低温下可冷凝为固体.草酸钙不溶于水,草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊.
【实验设计】
I.乙二酸的不稳定性:
根据草酸晶体的组成,猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O.
(1)请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置,请回答下列问题:

①装置的连接顺序为:A→B→D→G→F→E→C→G;
②装置中冰水混合物的作用是除去草酸蒸气,防止干扰实验;
③能证明产物中CO的实验现象是黑色固体变成红色,且澄清的石灰水变浑浊;
④从环境保护角度看上述装置中存在的不合理之处为没有CO尾气处理装置.
II.乙二酸的弱酸性:该小组同学为验证草酸性质需0.1mol•L-1的草酸溶液480mL.
(2)配制该溶液需要草酸晶体6.3g.
(3)为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验,其中能达到实验目的是BD.
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定0.1mol•L-1草酸溶液的pH
C.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
D.测定草酸钠溶液的pH
(4)该小组同学将0.1mol•L-1草酸溶液和0.1mol•L-1的NaOH等体积混合后,测定反应后溶液呈酸性,则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-).
III.乙二酸的还原性:
(5)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性.该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.
(6)该小组同学查阅资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”,利用上述原理准确测定菠菜中草酸盐含量,回答有关问题:
①操作:取m g菠菜样品,将其中草酸盐转化为CaC2O4沉淀分离出来,用盐酸溶解后,将溶液转入容量瓶中加水配制成100mL溶液.每次用酸式滴定管移取25.00mL该溶液,用0.0100mol•L-1KMnO4标准溶液滴定,平均消耗标准溶液V mL.
②计算:菠菜中草酸盐(以(QUOTE计)的质量分数为$\frac{0.88V}{m}$%.
③讨论:用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液结果可能偏高,如果不考虑操作引起的误差,原因很可能是溶液中可能含有其他还原性物质会消耗高锰酸钾.

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