Question

硫鐵礦又稱黃鐵礦，是生產硫酸的原料，其主要成分為FeS₂．850℃～950℃時，硫鐵礦在空氣中煅燒，可能發(fā)生下列反應（設空氣中N₂與O₂體積比為4：1）：
3FeS₂+8O₂=Fe₃O₄+6SO₂   ①
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂  ②
（1）含硫35%的硫鐵礦樣品（雜質不含硫），其FeS₂的含量為

 

．
（2）設1t純凈的FeS₂按②式完全反應，產生標準狀況下SO₂

 

 m³．
（3）為使FeS₂煅燒完全生成Fe₂O₃，工業(yè)上使用過量空氣，當空氣過量20%時，所得爐氣中SO₂的體積分數(shù)為多少？

 

．
（4）480g純凈的FeS₂在空氣中完全反應，若所得固體中，F(xiàn)e和O的物質的量之比n（Fe）：n（O）=4：a，
此時消耗空氣為bmol．
①試寫出b與a的關系式：

 

．
②并作出b與a的關系曲線．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,含硫物質的性質及綜合應用

專題：計算題

分析：（1）FeS₂的質量分數(shù)×FeS₂中S元素質量分數(shù)=硫鐵礦樣品中S元素質量分數(shù)；
（2）根據(jù)方程式計算生成二氧化硫的體積；
（3）假設FeS₂為4mol，為使FeS₂煅燒完全生成Fe₂O₃，發(fā)生反應4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，利用方程式計算參加反應氧氣、生成的二氧化硫以及氣體物質的量減少的物質的量，進而計算通入的空氣、反應后混合氣體總物質的量，進而計算二氧化硫體積分數(shù)；
（4）①計算480g純凈的FeS₂的物質的量，根據(jù)反應前后原子守恒計算；
②當生成Fe₃O₄，a值最小，為5.3mol，b=53.3，當生成氧化鐵，a值最大，為6mol，b=55，描點做出圖象．

解答： 解：（1）FeS₂的質量分數(shù)×FeS₂中S元素質量分數(shù)=硫鐵礦樣品中S元素質量分數(shù)，故FeS₂的質量分數(shù)=

35%

64 120

=65.6%，故答案為：65.6%；
（2）4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂
    4×120            8×22.4L
    1×10⁶g            V
V=

8×22.4L×106g

480g

=3.733×10⁵L=373.3m³，
故答案為：373.3；
（3）假設FeS₂為4mol，則：
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂ 氣體物質的量減少
4     11          8       3
4mol  11mol      8mol     3mol
氧氣過量20%，則通入氧氣為11mol×（1+20%）=13.2，空氣的物質的量為：

13.2mol

20%

=66mol，故反應后混合氣體總物質的量=66mol-3mol=63mol，
故所得爐氣中SO₂的體積分數(shù)=

8mol

63mol

×100%=12.7%，
答：所得爐氣中SO₂的體積分數(shù)為12.7%．
（4）①480g純凈的FeS₂的物質的量為

480g

120g/mol

=4mol，則n（Fe）=4mol，n（S）=8mol，
得到固體中n（Fe）：n（O）=4：a，則固體中n（O）=a，
反應后生成n（SO₂）=8mol，消耗空氣為bmol，則n（O₂）=

1

5

bmol，
根據(jù)反應前后氧原子守恒：

1

5

b×2=a+8×2，則b=2.5a+40，
故答案為：b=2.5a+40．
②當生成Fe₃O₄，a值最小，為5.3mol，b=53.3，當生成氧化鐵，a值最大，為6mol，b=55，描點做出圖象為：故答案為：．

點評：本題考查化學計算，涉及根據(jù)方程式計算、守恒計算等，題目屬于拼合型，題量大、計算量較大，過程比較復雜，綜合考查學生分析解決問題的能力，對學生的心理素質有較高的要求，難度中等．