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硫酸廠購進一批黃鐵礦,用接觸法生產H2SO4。

(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·mol1=7.2×106 g=7.2 t

硫酸質量:12.0×105 mol×98 g·mol1=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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