Question

17．黃鐵礦（主要成分為FeS₂，雜質(zhì)不含硫元素）是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．化學課外活動小組為測定某黃鐵礦中FeS₂含量進行了如下的實驗探究（假設(shè)每步反應(yīng)均完全）．
【查閱資料】①4FeS₂+11O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8SO₂ ②Na₂SO₃+H₂O₂=Na₂SO₄+H₂O
                     ③Na₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2NaCl           ④Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl
【實驗探究】
Ⅰ．稱取1.60g黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應(yīng)完全．
Ⅱ．反應(yīng)結(jié)束后，將乙瓶中的溶液進行如圖2處理

【問題討論】
（1）Ⅰ中裝置中甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳．
【含量測定】
（2）Ⅱ中最終得到的4.66g固體是BaSO₄（填物質(zhì)的化學式）．
（3）計算該黃鐵礦中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程）
【交流反思】
（4）如果缺少甲裝置，則最終測得FeS₂的質(zhì)量分數(shù)將會偏大（填“偏大”“偏小”或“不變”）．
（5）Ⅱ中證明所加BaCl₂溶液過量的方法是取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量．
【拓展應(yīng)用】工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如圖3所示

（6）接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃．化學實驗室現(xiàn)有質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸，但在實驗中常需要用到較稀的硫酸．要把100g上述濃硫酸稀釋成質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸，需要水的質(zhì)量是880g，稀釋時，應(yīng)將濃硫酸沿燒杯內(nèi)壁慢慢注入水中，并不斷用玻璃棒攪拌．硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛，請寫出稀硫酸的一種用途除鐵銹．
（7）依據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖，下列說法正確的是ACD（填字母）．
A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎
B．催化劑能夠提高SO₂的反應(yīng)速率和產(chǎn)量
C．SO₂可做為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用
D．沸騰爐排出的礦渣可供煉鐵．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測定，據(jù)此分析甲裝置的作用；
（2）根據(jù)過氧化氫具有氧化性，能將亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇進行分析；
（3）根據(jù)硫元素質(zhì)量守恒計算硫化亞鐵的質(zhì)量，再計算出硫化亞鐵的質(zhì)量分數(shù)；
（4）根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，對計算結(jié)果的影響．
（5）根據(jù)硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)分析；
（6）根據(jù)接觸室中發(fā)生反應(yīng)，寫出化學方程式，根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量不變、稀釋濃硫酸的正確操作和硫酸的應(yīng)用分析回答；
（7）根據(jù)生產(chǎn)硫酸的工藝流程分析判斷．

解答 解：（1）由于空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)影響二氧化硫的測定，所以，Ⅰ中裝置中甲瓶內(nèi)盛放的試劑是氫氧化鈉溶液，其作用是吸收空氣中的二氧化碳；
（2）由于過氧化氫具有強氧化性，能將亞硫酸鋇氧化成硫酸鋇，所以，Ⅱ中最終得到的4.66g固體是BaSO₄；
（3）由于在化學變化中硫元素質(zhì)量守恒，所以硫元素的質(zhì)量：4.66g×$\frac{32}{233}$=0.64g，F(xiàn)eS₂的質(zhì)量：0.64g÷（$\frac{64}{120}$×100%）=1.2g，
黃鐵礦中FeS₂的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.2g}{1.6g}$×100%=75%；
（4）如果缺少甲裝置，由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)，則最終測得FeS₂的質(zhì)量分數(shù)將會偏大；
（5）由于硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)，所以，Ⅱ中證明所加BaCl₂溶液過量的方法是：取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量；
（6）由圖示可知，在接觸室內(nèi)，二氧化硫和氧氣在加熱和催化劑的條件下生成了三氧化硫，反應(yīng)的方程式是：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃；
設(shè)需要加水的質(zhì)量為x，
100g×98%=（100g+x）×10%  
x=880g，
稀釋時，應(yīng)將濃硫酸沿燒杯內(nèi)壁慢慢注入水中，并不斷用玻璃棒攪拌由于稀硫酸能與金屬氧化物反應(yīng)，常用于金屬除銹；
（7）A．為使黃鐵礦充分燃燒，需將其粉碎，能增大與氧氣的接觸面積，故A正確；
B．催化劑能夠提高SO₂的反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)量，故B錯誤；
C．由生產(chǎn)硫酸的工藝流程可知，SO₂可做為生產(chǎn)硫酸的原料循環(huán)再利用，故C正確；
D．沸騰爐排出的礦渣中含有氧化鐵，可供煉鐵，故D正確．
故選：ACD．
故答案為：（1）吸收空氣中的二氧化碳；
（2）BaSO₄；
（3）75%；
（4）偏大；
（5）取濾液少許于試管中，滴加氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀，則氯化鋇過量；
（6）2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃，880，濃硫酸，水，除鐵銹；
（7）ACD．

點評 本題考查物質(zhì)成分和含量的測定，涉及儀器選用、誤差分析、質(zhì)量分數(shù)計算等知識，具有較強的綜合性，解題時注意從質(zhì)量守恒的角度分析，本題難度中等．