Question

工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的原料，一種是黃鐵礦，其主要成分為FeS₂（S為-1價(jià)）；另一種是磁黃鐵礦，其主要成分是Fe_1-xS（S為-2價(jià)），式中x通常為0.1~0.2，既含有Fe^2＋又含有Fe^3＋。

生產(chǎn)硫酸時(shí)將礦石煅燒，發(fā)生反應(yīng)如下：

①  4 FeS₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂  

②  4 Fe_1-xS + (7-3x) O₂ → 2 (1-x) Fe₂O₃ + 4 SO₂

（1）含F(xiàn)eS₂ 72%的黃鐵礦10噸，理論上最多可以生產(chǎn)98%的濃硫酸            噸（礦石中無其他含硫物質(zhì)）。

（2）若磁黃鐵礦Fe_1-xS中x=0.1，則Fe_1-xS中Fe^2＋與Fe^3＋的物質(zhì)的量之比為      ：1。

（3）煅燒礦石時(shí)，為了盡可能地將礦石中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾O₂，需通入過量20%的空氣（其中N₂與O₂的體積比為4：1，假設(shè)無其他氣體成分），計(jì)算磁黃鐵礦充分煅燒后排出的氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)（用含x的代數(shù)式表示）。

（4）將一定量的磁黃鐵礦溶于足量的鹽酸，充分反應(yīng)后測(cè)得生成S單質(zhì)2.4g，F(xiàn)eCl₂ 0.425mol，且溶液中無Fe^3＋，計(jì)算Fe_1-xS中的x值（礦石中其他成分不與鹽酸反應(yīng)）。

 

Answer 1

【答案】

（1）12    （2分）   

（2）3.5        （3分） 

（3）     （3分）

（4）0.15   （4分）

【解析】

試題分析：

（1）根據(jù)關(guān)系式有：FeS₂~2H₂SO₄，

                 120     196

              10t×72%    x×98%   解得x=12t；

（2）設(shè)二價(jià)鐵為xmol，三價(jià)鐵為ymol，故有x+y=0.9，2x+3y=2，解得x=0.7，y=0.2。故為3.5:1；

（3）解：設(shè)生成4mol SO₂，則需要1.2 (7-3x)mol的O₂，所需空氣中的N₂為4.8 (7-3x)mol；

 反應(yīng)后得到的混合氣體組成為：SO₂ 4mol、O₂ 0.2 (7-3x)mol、N₂ 4.8 (7-3x)mol；

 ∴ SO₂的體積分?jǐn)?shù)       

（4）解法一：由2Fe^3＋~S，得0.15mol

由鐵原子守恒得：Fe_1-xS中0.425mol，0.275mol

由化合價(jià)得：（0.27520.153）20.5mol

∴    ∴

解法二：Fe_1-xS +    HCl →    FeCl₂ +    H₂S↑+    S↓

由原子守恒得，0.425mol  （鹽酸中氫元素反應(yīng)后在H₂S中，氯元素在FeCl₂中）

∴ Fe_1-xS中  硫元素0.075+0.425=0.5mol  鐵元素0.425mol

∴    ∴

考點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算，守恒法、關(guān)系式法。