Question

硫酸是重要的化工產(chǎn)品，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗中，有著重要的作用．
（1）物質(zhì)的量濃度為18.4mol/L，質(zhì)量分數(shù)為0.98的濃硫酸吸收水蒸氣時，當(dāng)其質(zhì)量分數(shù)下降到0.87（密度1.8g?cm^-3）以下時，則失去干燥能力． 質(zhì)量分數(shù)為0.87的硫酸的物質(zhì)的量濃度為______（保留兩位小數(shù)，下同）．50mL 18.4mol/L的濃硫酸作為干燥劑時，最多可吸水______g．
（2）工業(yè)上以高嶺土和硫酸、氨氣為原料制取銨明礬[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O]和硫酸鋁，反應(yīng)原理如下（忽略高嶺土其他成分與硫酸的反應(yīng)）：
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O…①
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃→2NH₄Al（SO₄）₂ …②
某工廠欲同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量．若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1：1，則投料時氧化鋁和硫酸的物質(zhì)的量之比是______
（3）硫酸工業(yè)上大多用接觸法制硫酸（設(shè)空氣中氧氣的體積分數(shù)為20%），為使黃鐵礦煅燒充分，常通入過量40%的空氣，則煅燒后爐氣中SO₂的體積分數(shù)為______．
（4）將上述爐氣經(jīng)凈化除塵后直接送入接觸室，氣體體積減少了5%（同溫同壓下測定），試計算SO₂的轉(zhuǎn)化率．

Answer 1

解：（1）質(zhì)量分數(shù)為0.87、密度為1.8g?cm^-3的濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為mol/L=15.98 mol?L^-1；
50mL 18.4mol/L的濃硫酸的質(zhì)量為：50mL×1.84g?cm^-3=92g，設(shè)加水的質(zhì)量為Xg，
92g×0.98=（92+X）g×0.87，解得：X=11.63，
故答案為：15.98；11.63；
（2）設(shè)制備的[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和Al₂（SO₄）₃的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量各為1mol，從質(zhì)量守恒的角度分析，則n（Al）=1mol+2mol=3mol，n（SO₄^2-）=2mol+3mol=5mol，所以：n（Al₂O₃）=1.5mol，n（H₂SO₄）=5mol，n（Al₂O₃）：n（H₂SO₄）=1.5mol：5mol=3：10，
故答案為：3：10；
（3）設(shè)FeS₂為1 mol，完全煅燒需要的n（O₂）=2.75 mol，n（SO₂）=2mol；過量40%所需空氣為：n（空氣）=2.75÷0.2×1.4=19.25 mol，則混合物氣體中氧氣為19.25mol×-2.75mol=1.1mol，氮氣的物質(zhì)的量為19.25mol×=15.4mol，SO₂為2mol，SO₂的體積分數(shù)即物質(zhì)的量分數(shù)為：=0.11，
故答案為：0.11；
（4）設(shè)SO₂的轉(zhuǎn)化率為Y，
2SO₂ +O₂ =2SO₃ 體積減少△V
2 1
2mol×Y 1mol×Y
反應(yīng)前氣體的總的物質(zhì)的量為：18.5mol，氣體體積減少了5%，即物質(zhì)的量減少5%，則18.5mol×5%=1mol×Y，解得Y=9.25，即SO₂的轉(zhuǎn)化率93%，
故答案為：93%．
分析：（1）根據(jù)c=計算質(zhì)量分數(shù)為0.87的濃硫酸的物質(zhì)的量濃度；根據(jù)吸水前后溶質(zhì)的質(zhì)量不變來解答；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律列式計算；
（3）設(shè)FeS₂為1 mol，根據(jù)方程式求出消耗的氧氣和生成的SO₂，然后求出反應(yīng)后混合氣體的成分以及物質(zhì)的量，最后求出SO₂的體積分數(shù)；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式2SO₂+O₂=2SO₃來計算．
點評：本題主要考查了化學(xué)計算，抓住習(xí)題中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，注意相關(guān)知識的積累，題目難度中等．