Question

黃鐵礦主要成分是FeS₂。某硫酸廠在進行黃鐵礦成分測定時，取0.1000 g樣品在空氣中充分灼燒，將生成的SO₂氣體與足量Fe₂ (SO₄)₃溶液完全反應后，用濃度為0.02000 mol/L的K₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00 mL。

已知：

（1）樣品中FeS₂的質量分數(shù)是（假設雜質不參加反應）                    。

（2）若灼燒6 g FeS₂產(chǎn)生的SO₂全部轉化為SO₃氣體時放出9.83 kJ熱量，產(chǎn)生的SO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03 kJ熱量，寫出SO₃氣體轉化為H₂SO₄的熱化學方程式：                                  。

（3）煅燒10 t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生SO₂的體積（標準狀況）為            L，制得98%的硫酸質量為                t，SO₂全部轉化為H₂SO₄時放出的熱量是     kJ。

Answer 1

【答案】

（1）90.00%

（2）SO₃（g）+H₂O（l）＝H₂SO₄（l）；△H＝-130.3 kJ/mol

（3）3.36×10⁶        15     3.43×10⁷

【解析】本題主要考查考生應用物質的量、物質的量濃度、氣體摩爾體積等進行綜合計算的能力。

(1)由反應4FeS₂+11O₂2Fe₂O₃+8SO₂及題目所給的兩個離子反應方程式，可得下列關系式：

FeS₂  ～  2SO₂  ～  4Fe²⁺  ～  Cr₂O

120 g                          mol

m(FeS₂)                       25.00×10^{－3 L}×0.020 00 mol·L^－1

解得m(FeS₂)=0.090 0 g

所以w(FeS₂)=×100%=90.00%

(2)n(FeS₂)= =0.05 mol，完全燃燒時可產(chǎn)生0.1 mol SO₂。1 mol SO₃完全與水化合放出的熱量為130.3 kJ，則SO₃氣體轉化為H₂SO₄的熱化學方程為SO₃(g)+H₂O(l)===H₂SO₄(l)；ΔH=－130.3 kJ·mol^－1。

(3)4FeS₂+11O₂Fe₂O₃+8SO₂

4×120 t                           8×22.4×10³ L

10 t×90%                              V(SO₂)

解得：V(SO₂)=3.36×10⁶ L

又由2SO₂+O₂2SO₃,及SO₃+H₂O===H₂SO₄得

FeS₂      ～      2H₂SO₄

120                 2×98

10 t×90%       m(H₂SO₄)·98%

解之得m(H₂SO₄)=15 t

SO₂全部轉化為H₂SO₄時放出的熱量包括兩部分：SO₂轉化為SO₃時放出的熱量和SO₃與H₂O化合為H₂SO₄時放出的熱，按上述(2)中的關系不難求解。