Question

硫鐵礦又稱黃鐵礦，是生產(chǎn)硫酸的原料，其主要成分為FeS₂．850℃～950℃時，硫鐵礦在空氣中煅燒，可能發(fā)生下列反應(yīng)（設(shè)空氣中N₂與O₂體積比為4：1）：
3FeS₂+8O₂=Fe₃O₄+6SO₂   ①
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂  ②
（1）含硫35%的硫鐵礦樣品（雜質(zhì)不含硫），其FeS₂的含量為

 

．
（2）設(shè)1t純凈的FeS₂按②式完全反應(yīng)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₂

 

 m³．
（3）為使FeS₂煅燒完全生成Fe₂O₃，工業(yè)上使用過量空氣，當(dāng)空氣過量20%時，所得爐氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為多少？

 

．
（4）480g純凈的FeS₂在空氣中完全反應(yīng)，若所得固體中，F(xiàn)e和O的物質(zhì)的量之比n（Fe）：n（O）=4：a，
此時消耗空氣為bmol．
①試寫出b與a的關(guān)系式：

 

．
②并作出b與a的關(guān)系曲線．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用

專題：計(jì)算題

分析：（1）FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×FeS₂中S元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=硫鐵礦樣品中S元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)方程式計(jì)算生成二氧化硫的體積；
（3）假設(shè)FeS₂為4mol，為使FeS₂煅燒完全生成Fe₂O₃，發(fā)生反應(yīng)4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，利用方程式計(jì)算參加反應(yīng)氧氣、生成的二氧化硫以及氣體物質(zhì)的量減少的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算通入的空氣、反應(yīng)后混合氣體總物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算二氧化硫體積分?jǐn)?shù)；
（4）①計(jì)算480g純凈的FeS₂的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒計(jì)算；
②當(dāng)生成Fe₃O₄，a值最小，為5.3mol，b=53.3，當(dāng)生成氧化鐵，a值最大，為6mol，b=55，描點(diǎn)做出圖象．

解答： 解：（1）FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×FeS₂中S元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=硫鐵礦樣品中S元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

35%

64 120

=65.6%，故答案為：65.6%；
（2）4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂
    4×120            8×22.4L
    1×10⁶g            V
V=

8×22.4L×106g

480g

=3.733×10⁵L=373.3m³，
故答案為：373.3；
（3）假設(shè)FeS₂為4mol，則：
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂ 氣體物質(zhì)的量減少
4     11          8       3
4mol  11mol      8mol     3mol
氧氣過量20%，則通入氧氣為11mol×（1+20%）=13.2，空氣的物質(zhì)的量為：

13.2mol

20%

=66mol，故反應(yīng)后混合氣體總物質(zhì)的量=66mol-3mol=63mol，
故所得爐氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)=

8mol

63mol

×100%=12.7%，
答：所得爐氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為12.7%．
（4）①480g純凈的FeS₂的物質(zhì)的量為

480g

120g/mol

=4mol，則n（Fe）=4mol，n（S）=8mol，
得到固體中n（Fe）：n（O）=4：a，則固體中n（O）=a，
反應(yīng)后生成n（SO₂）=8mol，消耗空氣為bmol，則n（O₂）=

1

5

bmol，
根據(jù)反應(yīng)前后氧原子守恒：

1

5

b×2=a+8×2，則b=2.5a+40，
故答案為：b=2.5a+40．
②當(dāng)生成Fe₃O₄，a值最小，為5.3mol，b=53.3，當(dāng)生成氧化鐵，a值最大，為6mol，b=55，描點(diǎn)做出圖象為：故答案為：．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)計(jì)算，涉及根據(jù)方程式計(jì)算、守恒計(jì)算等，題目屬于拼合型，題量大、計(jì)算量較大，過程比較復(fù)雜，綜合考查學(xué)生分析解決問題的能力，對學(xué)生的心理素質(zhì)有較高的要求，難度中等．