黃鐵礦主要成分是FeS2。某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測定時(shí)，取2.000g樣品在空氣中充分灼燒（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)），將生成的SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，用濃度為0.3360mol·L－1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液25.00mL。

已知：①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2

②SO2＋2Fe3＋＋2H2O→SO42－＋2Fe2＋＋4H＋

③MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋→Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O

（1）樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是            。(用小數(shù)表示，保留三位，下同)

（2）煅燒1000 t該黃鐵礦生產(chǎn)出997.9 t硫酸銨，若黃鐵礦制取硫酸時(shí)的利用率為0.800，則在制取硫酸銨時(shí)硫酸的利用率為            。

（3）為使黃鐵礦充分燃燒，工業(yè)上使用過量空氣（設(shè)空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為0.200），當(dāng)空氣過量20%時(shí)，煅燒后氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)是多少？

（4）若接觸室導(dǎo)出的氣體中含體積分?jǐn)?shù)為0.0672的SO3。把出口氣體送進(jìn)吸收塔，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.980的硫酸吸收，可得到“發(fā)煙H2SO4”（H2SO4和SO3的混合物，其中含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.200的SO3）。計(jì)算吸收106 m3出口氣體（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）所需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.980的硫酸的質(zhì)量。

 

【答案】

（1）0.630        （2）0.900        （3）0.127          （4）664.6 t  

【解析】

試題分析：

（1）由方程式得關(guān)系式為5FeS2～10SO2～20Fe2＋～4MnO4－.n(KMnO4)= 0.3360mol/L×0.025L=0.0084mol，所以n(FeS2)= (5÷4) ×0.0084mol=0.0105mol。m(FeS2)= 0.0105mol×120g/mol=1.26g. 樣品中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.26g÷2.000g=0.630.

（2）1000 t該黃鐵礦含純凈物的物質(zhì)的量為（1000 t×0.630×106g/t）÷120g/mol×2=5.25×106mol. 假設(shè)在制取硫酸銨時(shí)硫酸的利用率為X,則根據(jù)S元素守恒可得：5.25×106mol×0.800×X×2=(997.9 t×106g/t)÷132g/mol。解得X=0.900。

（3）假設(shè)有4mol的FeS2發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)方程式4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2可知產(chǎn)生了8mol 的SO2需要消耗11mol O2,因?yàn)榭諝庵蠴2的體積分?jǐn)?shù)為0.200，所以需要空氣的物質(zhì)的量為11mol÷0.200=55mol, 若空氣過量20%，則實(shí)際通入的空氣的物質(zhì)的量為55mol×120%=66mol.由方程式可知若有11mol O2參加反應(yīng)，由反應(yīng)前到反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減少3mol.所以反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為66-3=63mol.對于氣體來說，氣體的體積比就是它們的物質(zhì)的量的比。所以煅燒后氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)是8mol÷63mol=0.127.

（4）假設(shè)需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.980的硫酸的質(zhì)量為X，其中硫酸的物質(zhì)的量為0.980X÷98=0.010X，水的物質(zhì)的量為0.020X÷18=0.0011X。則通入SO3氣體發(fā)生反應(yīng)：H2O+SO3=H2SO4產(chǎn)生的硫酸消耗的SO3的物質(zhì)的量為0.0011X。106 m3出口氣體SO3的物質(zhì)的量為：n(SO3)=( 0.0672×106 m3×103L/m3) ÷22.4 L/mol= 3×106 mol.，那么得到的得到“發(fā)煙H2SO4”中含有SO3的物質(zhì)的量為(3×106-0.0011x)mol. 由于得到“發(fā)煙H2SO4”中含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.200的SO3。所以(3×106-0.0011x)mol×80g/mol÷(x+3×106mol×80g/mol)=0.2.解得x=664.6×106g=664.6 t。

考點(diǎn)：考查關(guān)于硫鐵礦的純度、物質(zhì)的產(chǎn)率等有關(guān)計(jì)算的知識。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2012?淄博一模）鐵黃是一種重要的顏料，化學(xué)式為Fe2O3?xH2O，廣泛用于涂料、橡膠、塑料、文教用品等工業(yè)．實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)利用硫酸渣（含F(xiàn)e2O3及少量的CaO、MgO等）和黃鐵礦粉（主要成分為FeS2）制備鐵黃的流程如圖：

（1）操作Ⅰ與操作Ⅱ中都用到玻璃棒，玻璃棒在兩種操作中的作用分別是
攪拌加速溶解（或攪拌加速反應(yīng)）
攪拌加速溶解（或攪拌加速反應(yīng)）
、
引流
引流
．
（2）試劑a最好選用
空氣
空氣
（供選擇使用的有：鋁粉、空氣、濃HNO3）；其作用是
作氧化劑，將Fe2+氧化為Fe3+
作氧化劑，將Fe2+氧化為Fe3+
．
（3）上述步驟中需用到氨氣．下列裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制氨氣的是
bd
bd
（填序號）．

（4）檢驗(yàn)溶液Z中含有N
H
+
4
的方法是
取少量溶液Z置于試管中，滴加過量濃NaOH溶液并微熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍(lán)色，證明含有NH4+
取少量溶液Z置于試管中，滴加過量濃NaOH溶液并微熱，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，試紙變藍(lán)色，證明含有NH4+
．
（5）查閱資料知，在不同溫度下Fe2O3被CO還原，產(chǎn)物可能為Fe3O4、FeO或Fe，固體質(zhì)量與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示．

根據(jù)圖象推斷670℃時(shí)Fe2O3還原產(chǎn)物的化學(xué)式為
FeO
FeO
，并設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，證明該還原產(chǎn)物的成分（簡述實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論）．
取少量還原產(chǎn)物置于試管中，加入過量稀硫酸（或稀鹽酸），固體完全溶解且無氣泡產(chǎn)生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不變色；最后滴加H2O2溶液，溶液變紅色，證明還原產(chǎn)物為FeO．
取少量還原產(chǎn)物置于試管中，加入過量稀硫酸（或稀鹽酸），固體完全溶解且無氣泡產(chǎn)生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不變色；最后滴加H2O2溶液，溶液變紅色，證明還原產(chǎn)物為FeO．
．儀器自選．可供選擇的試劑：稀H2SO4、稀鹽酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液．

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科目：高中化學(xué) 來源：2012屆浙江省杭州十四中高三5月模擬測試?yán)砜凭C合化學(xué)試卷（帶解析） 題型：填空題

（14分）鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬。請回答下列各題：
（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物(Fe3C)，在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                     。上述反應(yīng)生成的磁性固體能溶于過量鹽酸，該反應(yīng)的離子方程式為                  。
（2）在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可實(shí)現(xiàn)2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的轉(zhuǎn)化。已知，含SO2的廢氣通入Fe2+、Fe3+的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為                        。
（3）硫酸廠用煅燒黃鐵礦（FeS2）來制取硫酸，實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制綠礬。利用燒渣制綠礬的過程如下：
  
①燒渣溶于稀H2SO4過程中，有單質(zhì)硫生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式（只寫生成S的反應(yīng)式，其他反應(yīng)無需寫出）                                。
②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是                              。
③可用硫酸酸化的 KMnO4溶液通過滴定法測定綠礬產(chǎn)品中FeSO4含量，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                              。
（4）已知Fe(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp＝1.1×10-36。室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH=3時(shí)，通過計(jì)算說明Fe3+是否沉淀完全                 。
（提示：當(dāng)某離子濃度小于1.0×10-5 mol?L-1時(shí)可以認(rèn)為該離子沉淀完全了）

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科目：高中化學(xué) 來源：2013-2014學(xué)年上海市閘北區(qū)高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

硫鐵礦又稱黃鐵礦（主要成分FeS2，雜質(zhì)不含硫元素），是地殼中分布最廣的硫化物。因其淺黃的顏色和明亮的金屬光澤，常被誤認(rèn)為是黃金，故又稱“愚人金”。

工業(yè)上硫鐵礦主要用于接觸法制造硫酸，其反應(yīng)原理為：

①FeS2與O2高溫下反應(yīng)生成SO2；

②SO2在催化劑作用下與O2反應(yīng)生成SO3；

③SO3與H2O反應(yīng)生成H2SO4．

（1）若1.00噸 SO2與O2的混合氣體中含SO2 0.40噸，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)②，有80%的SO2發(fā)生轉(zhuǎn)化，則反應(yīng)后混合氣體中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_________。

（2）現(xiàn)用80噸硫鐵礦制硫酸，最后生產(chǎn)出100噸98%的硫酸。若反應(yīng)過程中硫元素的損失率為5%，則硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________________。

（3）在濃硫酸中繼續(xù)溶解SO3后所形成的液體稱發(fā)煙硫酸，其濃度通常以游離的SO3含量來表示，如20%的發(fā)煙硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3。現(xiàn)有1L含SO330%的發(fā)煙硫酸（密度為1.95g/cm3），要把它稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的濃硫酸，需加水約多少？（寫出計(jì)算過程）

（4）已知：850℃～900℃時(shí)，硫鐵礦在氧氣中煅燒，可能發(fā)生下列反應(yīng)：

①3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2

②4FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2    

為使FeS2煅燒完全生成Fe2O3，工業(yè)上使用過量氧氣，當(dāng)氧氣過量20%時(shí)，求所得爐氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)。（寫出計(jì)算過程）

57．將480 g純凈的FeS2在氧氣中完全反應(yīng)，若所得固體中n（Fe）∶n（O）＝4∶a，此時(shí)消耗氧氣b mol，試寫出b與a的關(guān)系式_______________________。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2011-2012學(xué)年浙江省高三5月模擬測試?yán)砜凭C合化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

（14分）鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬。請回答下列各題：

（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物(Fe3C)，在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                      。上述反應(yīng)生成的磁性固體能溶于過量鹽酸，該反應(yīng)的離子方程式為                   。

（2）在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可實(shí)現(xiàn)2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的轉(zhuǎn)化。已知，含SO2的廢氣通入Fe2+、Fe3+的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為                         。

（3）硫酸廠用煅燒黃鐵礦（FeS2）來制取硫酸，實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制綠礬。利用燒渣制綠礬的過程如下：

  

①燒渣溶于稀H2SO4過程中，有單質(zhì)硫生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式（只寫生成S的反應(yīng)式，其他反應(yīng)無需寫出）                                 。

②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是                               。

③可用硫酸酸化的 KMnO4溶液通過滴定法測定綠礬產(chǎn)品中FeSO4含量，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                               。

（4）已知Fe(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp＝1.1×10-36。室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH=3時(shí)，通過計(jì)算說明Fe3+是否沉淀完全                  。

（提示：當(dāng)某離子濃度小于1.0×10-5 mol•L-1時(shí)可以認(rèn)為該離子沉淀完全了）

 

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬。請回答下列各題：

（1）生鐵中含有一種鐵碳化合物（Fe3C），在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                      。上述反應(yīng)生成的磁性固體能溶于過量鹽酸，該反應(yīng)的離子方程式為                   。

（2）在Fe2+、Fe3+的催化作用下，可實(shí)現(xiàn)2SO2+O2+2H2O=2H2SO4的轉(zhuǎn)化。已知，含SO2的廢氣通入Fe2+、Fe3+的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為                         。

（3）硫酸廠用煅燒黃鐵礦（FeS2）來制取硫酸，實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制綠礬。利用燒渣制綠礬的過程如下：

①燒渣溶于稀H2SO4過程中，有單質(zhì)硫生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式（只寫生成S的反應(yīng)式，其他反應(yīng)無需寫出）                                 。

②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是                               。

③可用硫酸酸化的 KMnO4溶液通過滴定法測定綠礬產(chǎn)品中FeSO4含量，滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                               。

（4）已知Fe（OH）3的溶度積常數(shù)Ksp＝1．1×10-36。室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH=3時(shí)，通過計(jì)算說明Fe3+是否沉淀完全                  。

       （提示：當(dāng)某離子濃度小于1．0×10-5 mol•L-1時(shí)可以認(rèn)為該離子沉淀完全了）

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