Question

硫酸廠購進一批黃鐵礦，用接觸法生產H₂SO₄。

（1）化驗室取礦石樣品10.0 g，在氧氣流中充分煅燒后，稱得殘留固體質量為7.60 g。計算礦石中FeS₂的質量分數(shù)（設有雜質為SiO₂）。

（2）用這種礦石100 t理論上可制得“發(fā)煙硫酸”多少噸（設發(fā)煙硫酸中SO₃和H₂SO₄物質的量之比為1∶2）？

（3）向制得的“發(fā)煙硫酸”中加入多少水可得98%的濃H₂SO₄？

（4）這種黃鐵礦煅燒后的礦渣中鐵的質量分數(shù)是多少？

Answer 1

解析：（1）差量法

FeS₂  ～  Fe₂O₃          Δm

120      ×160=80        40

m（FeS₂）          （10.0－7.60）g=2.4 g

m（FeS₂）=7.2 g

w（FeS₂）=×100%=72.0%。

（2）守恒法

FeS₂～2SO₂～2SO₃～2H₂SO₄～（SO₃·2H₂SO₄）

120                                          ×（80+2×98）=184

100 t×72%                                   m（發(fā)煙硫酸）

m（發(fā)煙硫酸）==110.4 t，

n（SO₃·2H₂SO₄）==4.0×10⁵ mol。

（3）由（2）知

n（SO₃）=n（SO₃·2H₂SO₄）=4.0×10⁵ mol

n（H₂SO₄）=2n（SO₃·2H₂SO₄）=8.0×10⁵ mol

SO₃+H₂O====H₂SO₄

n₁（H₂O）=n（SO₃）=4.0×10⁵ mol

m₁（H₂O）=4.0×10⁵ mol×18 g·mol^－1=7.2×10⁶ g=7.2 t

硫酸質量：12.0×10⁵ mol×98 g·mol^－1=117.6×10⁶ g=117.6 t

變成98%的H₂SO₄還需加水

－117.6 t=2.4 t

兩次共加水2.4 t+7.2 t=9.6 t。

（4）煅燒前后鐵元素的質量未變，

m（Fe）=×72%×10.0 g=3.36 g

w（Fe）=×100%=44.2%。

答案：（1）72.0%  （2）110.4 t  （3）9.6 t  （4）44.2%