Question

12．黃鐵礦主要成分是FeS₂．某硫酸廠在進(jìn)行黃鐵礦成分測(cè)定時(shí)，取0.1000g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(yīng)后，用濃度為0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
已知：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
（1）樣品中FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)）90.00%．
（2）若灼燒6g FeS₂產(chǎn)生的SO₂全部轉(zhuǎn)化為SO₃氣體時(shí)放出9.83kJ熱量，產(chǎn)生的SO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，寫出SO₃氣體轉(zhuǎn)化為H₂SO₄的熱化學(xué)方程式：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol．
（3）．煅燒10t上述黃鐵礦，理論上產(chǎn)生SO₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為3.36×10⁶ L，制得98%的硫酸質(zhì)量為15 t，SO₂全部轉(zhuǎn)化為H₂SO₄時(shí)放出的熱量是3.43×10⁷ kJ．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)制備過(guò)程中的反應(yīng)，結(jié)合元素守恒計(jì)算得到對(duì)應(yīng)物質(zhì)的定量關(guān)系，3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-進(jìn)行計(jì)算；
（2）依據(jù)硫鐵礦質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量，依據(jù)硫元素守恒得到三氧化硫物質(zhì)的量，計(jì)算對(duì)應(yīng)化學(xué)方程式中三氧化硫的量放出的熱量，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)反應(yīng)熱寫出熱化學(xué)方程式；
（3）依據(jù)（1）的計(jì)算和化學(xué)方程式對(duì)應(yīng)計(jì)算關(guān)系分別計(jì)算二氧化硫和硫酸質(zhì)量，結(jié)合（2）的熱化學(xué)方程式計(jì)算二氧化硫全部轉(zhuǎn)化為硫酸放出的熱量．

解答 解：（1）取0.1000g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(yīng)后，用濃度為0.02000mol/L的K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗K₂Cr₂O₇溶液25.00mL．
依據(jù)反應(yīng)過(guò)程得到定量關(guān)系為：3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，假設(shè)硫化亞鐵物質(zhì)的量為x，則
3FeS₂～6SO₂～12Fe²⁺～2Cr₂O₇^2-，
3                                     2
x                          0.02000mol/l×0.02500L
x=0.00075mol；
所以樣品中FeS₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.00075mol×120g/mol}{0.1000g}$×100%=90%
故答案為：90.00%；
（2）灼燒6g FeS₂產(chǎn)生的SO₂全部轉(zhuǎn)化為SO₃氣體時(shí)放出9.83kJ熱量，依據(jù)硫元素守恒n（S）=2n（FeS₂）=$\frac{6g}{120g/mol}$×2=0.1mol，產(chǎn)生的0.1molSO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，1molSO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出130.3kJ，SO₃氣體轉(zhuǎn)化為H₂SO₄的熱化學(xué)方程式為：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol；
故答案為：SO₃（g）+H₂O（1）═H₂SO₄（1）；△H═-130.3 kJ/mol；
（3）煅燒10t上述黃鐵礦，含有FeS₂的質(zhì)量=10×10⁶×90%=9×10⁶g，物質(zhì)的量=$\frac{9×1{0}^{6}g}{120g/mol}$=7.5×10⁴mol，
依據(jù)硫元素守恒，理論上產(chǎn)生SO₂的體積=7.5×10⁴mol×2×22.4L/mol=3.36×10⁶ L；
理論上得到硫酸物質(zhì)的量為7.5×10⁴mol×2=1.5×10⁵mol，質(zhì)量=1.5×10⁵mol×98g/mol=1.47×10⁷g
制得98%的硫酸質(zhì)量=$\frac{1.47×1{0}^{7}g}{98%}$=1.5×10⁷g=15t；
依據(jù)（2）可知，0.1mol二氧化硫全部反應(yīng)生成三氧化硫放熱9.83kJ熱量，產(chǎn)生的SO₃與水全部化合生成H₂SO₄，放出13.03kJ熱量，1.5×10⁵molSO₂全部轉(zhuǎn)化為H₂SO₄時(shí)放出的熱量=1.5×10⁵mol×98.3KJ/mol+1.5×10⁵mol×130.3KJ/mol=3.429×10⁷KJ；
故答案為：3.36×10⁶；15；3.43×10⁷．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)方程式的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，元素守恒的計(jì)算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．