1.黃鐵礦(主要成分為 FeS2,雜質(zhì)不含硫元素)是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料.化學(xué)課外活動小組為測定某黃鐵礦中FeS2含量進(jìn)行了如下的實驗探究(假設(shè)每步反應(yīng)均完全).
【查閱資料】
①4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2 ②Na2SO3+H2O2═Na2SO4+H2O
【實驗探究】
Ⅰ.稱取2.40g黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置(夾持和加熱裝置省略)的石英管中,從a處不斷地緩緩?fù)ㄈ肟諝,高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全.

Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后,將乙瓶中的溶液進(jìn)行如圖2所示處理:

【問題討論】
(1)Ⅰ裝置中甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液,其作用是吸收空氣中的二氧化碳.
(2)Ⅰ裝置中乙瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是SO2+2NaOH-=Na2SO3+H2O、2Na2SO3+O2=2Na2SO4
【含量測定】
(3)計算該黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù).(請寫出計算過程)
【交流反思】
(4)如果缺少甲裝置,則最終測得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會偏大(填“偏大”“偏小”或“不變”).
(5)Ⅱ中檢驗濾渣是否洗滌干凈的方法是,取最后一次洗滌液,加入取濾液少許于試管中,滴加硫酸鈉溶液,若沒有白色沉淀,則氯化鋇過量,說明已洗滌干凈.
【拓展應(yīng)用】
工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如圖3所示:

(6)接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO3.化學(xué)實驗室常需要用到較稀的硫酸,把濃硫酸稀釋的操作是把濃硫酸倒入水中,邊加邊攪拌,硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品,用途十分廣泛,請寫出稀硫酸的一種用途除鐵銹.
(7)依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖,下列說法正確的是ACD(填字母).
A.為使黃鐵礦充分燃燒,需將其粉碎
B.催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率和產(chǎn)量
C.沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵
D.吸收塔中為了提高吸收效率,采用噴淋的方式.

分析 (1)根據(jù)空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測定,據(jù)此分析甲裝置的作用;
(2)乙瓶內(nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉;
(3)根據(jù)硫元素質(zhì)量守恒計算硫化亞鐵的質(zhì)量,再計算出硫化亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
(4)根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng),對計算結(jié)果的影響.
(5)根據(jù)硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)分析;
(6)根據(jù)接觸室中發(fā)生反應(yīng),寫出化學(xué)方程式,根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量不變和硫酸的應(yīng)用分析回答.
(7)根據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程分析判斷.

解答 解:(1)由于空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測定,所以,Ⅰ中裝置中甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液,其作用是吸收空氣中的二氧化碳.
(2)乙瓶內(nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉,反應(yīng)的離子方程式為SO2+2NaOH-=Na2SO3+H2O、2Na2SO3+O2=2Na2SO4,
(3)由于在化學(xué)變化中硫元素質(zhì)量守恒,所以,硫元素的質(zhì)量:4.66g×$\frac{32}{233}$=0.64g,F(xiàn)eS2的質(zhì)量:0.64g÷($\frac{64}{120}$×100%)=1.2g,黃鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{1.2g}{2.4g}×$100%=50%;
(4)如果缺少甲裝置,由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng),則最終測得FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會偏大;
(5)由于硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng),所以,Ⅱ中檢驗濾渣是否洗滌干凈的方法是,取最后一次洗滌液,加入硫酸鈉溶液,若無白色沉淀,則已洗凈;
(6)由圖示可知,在接觸室內(nèi),二氧化硫和氧氣在加熱和催化劑的條件下生成了三氧化硫,反應(yīng)的方程式是:2SO2+O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO3;化學(xué)實驗室常需要用到較稀的硫酸,把濃硫酸稀釋的操作是把濃硫酸倒入水中,邊加邊攪拌;
由于稀硫酸能與金屬氧化物反應(yīng),常用于金屬除銹.
(7)A.為使黃鐵礦充分燃燒,需將其粉碎,能增大與氧氣的接觸面積,故A正確,
B.催化劑能夠提高SO2的反應(yīng)速率,不能提高產(chǎn)量,故B錯誤;
C.沸騰爐排出的礦渣中含有氧化鐵,可供煉鐵,故C正確;
D.吸收塔中為了提高吸收效率,采用噴淋的方式,故D正確.
故答案為:
(1)吸收空氣中的二氧化碳;
(2)SO2+2NaOH-=Na2SO3+H2O、2Na2SO3+O2=2Na2SO4;
(3)50%;
(4)偏大;
(5)取濾液少許于試管中,滴加硫酸鈉溶液,若沒有白色沉淀,則氯化鋇過量.
(6)2SO2+O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO3,把濃硫酸倒入水中,邊加邊攪拌,除鐵銹;
(7)ACD.

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)成分和含量的測定,涉及儀器選用、誤差分析、質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算等知識,具有較強(qiáng)的綜合性,解題時注意從質(zhì)量守恒的角度分析,本題難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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11.激光打印機(jī)是常見的辦公用品,它所用墨粉的主要成分是極細(xì)的碳粉.
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