Question

12．黄铁矿主要成分是FeS₂．某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO₂气体与足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（1）样品中FeS₂的质量分数是（假设杂质不参加反应）90.00%．
（2）若灼烧6g FeS₂产生的SO₂全部转化为SO₃气体时放出9.83kJ热量，产生的SO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ热量，写出SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程式：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol．
（3）．煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO₂的体积（标准状况）为3.36×10⁶ L，制得98%的硫酸质量为15 t，SO₂全部转化为H₂SO₄时放出的热量是3.43×10⁷ kJ．

Answer 1

分析 （1）依据制备过程中的反应，结合元素守恒计算得到对应物质的定量关系，3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-进行计算；
（2）依据硫铁矿质量计算物质的量，依据硫元素守恒得到三氧化硫物质的量，计算对应化学方程式中三氧化硫的量放出的热量，标注物质聚集状态和对应反应热写出热化学方程式；
（3）依据（1）的计算和化学方程式对应计算关系分别计算二氧化硫和硫酸质量，结合（2）的热化学方程式计算二氧化硫全部转化为硫酸放出的热量．

解答 解：（1）取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO₂气体与足量Fe₂（SO₄）₃溶液完全反应后，用浓度为0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
依据反应过程得到定量关系为：3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，假设硫化亚铁物质的量为x，则
3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，
3                                     2
x                          0.02000mol/l×0.02500L
x=0.00075mol；
所以样品中FeS₂的质量分数=$\frac{0.00075mol×120g/mol}{0.1000g}$×100%=90%
故答案为：90.00%；
（2）灼烧6g FeS₂产生的SO₂全部转化为SO₃气体时放出9.83kJ热量，依据硫元素守恒n（S）=2n（FeS₂）=$\frac{6g}{120g/mol}$×2=0.1mol，产生的0.1molSO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ热量，1molSO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出130.3kJ，SO₃气体转化为H₂SO₄的热化学方程式为：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol；
故答案为：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol；
（3）煅烧10t上述黄铁矿，含有FeS₂的质量=10×10⁶×90%=9×10⁶g，物质的量=$\frac{9×1{0}^{6}g}{120g/mol}$=7.5×10⁴mol，
依据硫元素守恒，理论上产生SO₂的体积=7.5×10⁴mol×2×22.4L/mol=3.36×10⁶ L；
理论上得到硫酸物质的量为7.5×10⁴mol×2=1.5×10⁵mol，质量=1.5×10⁵mol×98g/mol=1.47×10⁷g
制得98%的硫酸质量=$\frac{1.47×1{0}^{7}g}{98%}$=1.5×10⁷g=15t；
依据（2）可知，0.1mol二氧化硫全部反应生成三氧化硫放热9.83kJ热量，产生的SO₃与水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ热量，1.5×10⁵molSO₂全部转化为H₂SO₄时放出的热量=1.5×10⁵mol×98.3KJ/mol+1.5×10⁵mol×130.3KJ/mol=3.429×10⁷KJ；
故答案为：3.36×10⁶；15；3.43×10⁷．

点评 本题考查了有关方程式的计算、热化学方程式的计算应用，元素守恒的计算应用是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．