(1)化驗室取礦石樣品10.0 g,在氧氣流中充分煅燒后,稱得殘留固體質量為7.60 g。計算礦石中FeS2的質量分數(設有雜質為SiO2)。
(2)用這種礦石100 t理論上可制得“發(fā)煙硫酸”多少噸(設發(fā)煙硫酸中SO3和H2SO4物質的量之比為1∶2)?
(3)向制得的“發(fā)煙硫酸”中加入多少水可得98%的濃H2SO4?
(4)這種黃鐵礦煅燒后的礦渣中鐵的質量分數是多少?
解析:(1)差量法
FeS2 ~ Fe2O3 Δm
120 ×160=80 40
m(FeS2) (10.0-7.60)g=2.4 g
m(FeS2)=7.2 g
w(FeS2)=×100%=72.0%。
(2)守恒法
FeS2~2SO2~2SO3~2H2SO4~(SO3·2H2SO4)
120 ×(80+2×98)=184
100 t×72% m(發(fā)煙硫酸)
m(發(fā)煙硫酸)==110.4 t,
n(SO3·2H2SO4)==4.0×105 mol。
(3)由(2)知
n(SO3)=n(SO3·2H2SO4)=4.0×105 mol
n(H2SO4)=2n(SO3·2H2SO4)=8.0×105 mol
SO3+H2O====H2SO4
n1(H2O)=n(SO3)=4.0×105 mol
m1(H2O)=4.0×105 mol×18 g·mol-1=7.2×106 g=7.2 t
硫酸質量:12.0×105 mol×98 g·mol-1=117.6×106 g=117.6 t
變成98%的H2SO4還需加水
-117.6 t=2.4 t
兩次共加水2.4 t+7.2 t=9.6 t。
(4)煅燒前后鐵元素的質量未變,
m(Fe)=×72%×10.0 g=3.36 g
w(Fe)=×100%=44.2%。
答案:(1)72.0% (2)110.4 t (3)9.6 t (4)44.2%
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