Question

硫酸是工業(yè)生產中一種重要的化工產品，我國工業(yè)生產硫酸的主要方法是接觸法，主要原料為黃鐵礦，請回答下列問題：
（1）已知煅燒黃鐵礦的化學方程式為    4FeS₂+11O₂ 

高溫  .

 2Fe₂O₃+8SO₂；該反應中氧化劑和氧化產物的物質的量之比為

11：10

；標準狀態(tài)下得到4.48升SO₂時，一共轉移了

1.1

mole^-．
（2）已知溫度、壓強對SO₂平衡轉化率的影響如下表所示：

壓強/MPa 轉化率/% 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

根據上表回答，SO₂轉化到SO₃的最佳反應條件是

A

．
A.400-500℃0.1MPa                        B.400℃10MPa
C.500℃10MPa                         D.400-500℃1MPa
（3）在一定條件下，1mol SO₂完全轉化成SO₃氣體時放出熱量為Q₁ KJ，寫出該反應的熱化學方程式：

2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-2Q₁ KJ/mol或SO₂（g）+

1

2

O₂（g）SO₃（g）△H=-Q₁ KJ/mol

．若在該條件下將2mol SO₂ 放入一定容積的密閉容器中，一段時間后測得反應放出熱量為Q₂ KJ，則此時SO₂的轉化率為

50Q2

Q1

%

 （用含Q₁、Q₂代數式表示）．
（4）市售濃硫酸的密度是1.84g/cm³、質量分數為98%，若用H₂SO₄?XH₂O來表示這種濃硫酸，則X為

1

9

．

Answer 1

分析：（1）根據化合價判斷氧化劑和還原劑；根據電子得失，得出SO₂與電子數的關系，
（2）根據壓強、溫度對化學平衡的影響，
（3）根據熱化學方程式的寫法；根據熱化學方程式中熱量之比等于物質的量之比，再根據轉化率的公式求出轉化率，
（4）設出溶液的質量，分別求出溶質、溶劑的物質的量，利用兩者的物質的量之比等于1：X，最終從而求出X．

解答：解：（1）反應4FeS₂+11O₂ 

高溫  .

 2Fe₂O₃+8SO₂，前后各元素化合價的變化情況如下：
       Fe：+2→+3，化合價升高；S：-1→+4，化合價升高；
       O：0→-2，化合價降低；
      因此，在反應中FeS₂還原劑，O₂是氧化劑，F(xiàn)e₂O₃既是氧化產物也是還原產物，SO₂既是氧化產物也是還原產物，n（氧化劑）：n（還原產物）=11：10；
      在上述反應中共轉移44個電子，所以n（SO₂）：n（e^-）=8：44，而4.48升SO₂的物質的量為：

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol所以電子的物質的量為：1.1mol，
      故答案為：11：10   1.1
    （2）因溫度越高，轉化率越低，所以溫度不能太高，當然，溫度太低，轉化率雖然高，但速率慢；壓強越大，轉化率越高，但壓強越大，對設備和動力要求太高，綜合考慮應選擇：400-500℃0.1MPa，
      故選：A                 
    （3）因1mol SO₂完全轉化成SO₃氣體時放出熱量為Q₁ KJ，
所以熱化學方程式：2 SO₂（g）+O₂（g）2 SO₃（g）△H=-2Q₁ KJ/mol，
所以放出Q₂ KJ 熱量需要的SO₂ 的物質的量為：

Q2

Q1

mol，此時SO₂的轉化率為：

Q2 Q1

2

×100%=

50Q2

Q1

%，
      故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-2Q₁ KJ/mol
或SO₂（g）+

1

2

O₂（g）SO₃（g）△H=-Q₁ KJ/mol      

50Q2

Q1

%   
    （4）設濃硫酸的質量為100g，則溶質H₂SO₄的質量為98g，物質的量為1mol，溶劑H₂O的質量為100g-98g=2g，物質的量為：

1

9

mol，所以 n（H₂SO₄）：n（H₂O）=9：1，即

1

X

=9：1，得X=

1

9

，
     故答案為：

1

9

．

點評：本題考查的知識點較多，試題的綜合性較強，培養(yǎng)了學生運用知識的能力．